JP2980541B2 - Micro motor - Google Patents

Micro motor

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JP2980541B2
JP2980541B2 JP7186244A JP18624495A JP2980541B2 JP 2980541 B2 JP2980541 B2 JP 2980541B2 JP 7186244 A JP7186244 A JP 7186244A JP 18624495 A JP18624495 A JP 18624495A JP 2980541 B2 JP2980541 B2 JP 2980541B2
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piezoelectric
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micromotor
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はマイクロモータ、詳し
くは圧電モータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a micromotor, and more particularly, to a piezoelectric motor.

【0002】[0002]

【従来の技術】直線及び回転運動を与える共振圧電セラ
ミックの使用は公知である。このようなシステムの大き
な利点は可動機械部品を使用することなく大変良好な運
動を達成する能力にある。一般に、このようなシステム
は、開ループ動作では1マイクロメータ、閉ループ動作
では50ナノメータの運動精度に制限される。移動され
るべきプレートの重量が0.5kgであるとき、速度は
5−10mm/secに制限される。このような状況の
下で、運動方向にプレートに加えられる力は約5Nに制
限される。このようなモータに対してより良い解決すな
わちより速い速度とより大きな駆動力を達成すること
は、多くの状況において有益である。比較的高速で運動
する能力が保持される場合には、この改良された解決が
特に有益となるであろう。
BACKGROUND OF THE INVENTION The use of resonant piezoceramics to provide linear and rotational motion is known. A great advantage of such a system is the ability to achieve very good movements without using moving mechanical parts. Generally, such systems are limited to a motion accuracy of 1 micrometer for open loop operation and 50 nanometers for closed loop operation. When the weight of the plate to be moved is 0.5 kg, the speed is limited to 5-10 mm / sec. Under these circumstances, the force applied to the plate in the direction of movement is limited to about 5N. Achieving better solutions for such motors, i.e. faster speeds and greater driving power, is beneficial in many situations. This improved solution would be particularly beneficial if the ability to move at relatively high speeds was retained.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】SU693493は、
プレートの一つの大きな面(裏面)の全面を覆う1つの
電極と、前面の四分割部(quadrant)を覆う4つの電極
とを有する平坦な矩形の圧電プレートからなる圧電モー
タを開示している。裏面の電極は接地され、対角線上の
電極は電気的に接続されている。2つのセラミックパッ
ドがプレートの長手方向の2つの辺のうち一方に取り付
けられ、これらのパッドは、他方の長手方向の辺を押圧
するスプリング機構によって被駆動物体に押圧されてい
る。
SUMMARY OF THE INVENTION
Disclosed is a piezoelectric motor consisting of a flat rectangular piezoelectric plate having one electrode covering the entire surface of one large surface (back surface) of the plate and four electrodes covering the front quadrant. The electrode on the back is grounded, and the diagonal electrodes are electrically connected. Two ceramic pads are attached to one of the two longitudinal sides of the plate, and these pads are pressed against the driven object by a spring mechanism that presses the other longitudinal side.

【0004】接続された一方の1対の電極にAC電圧が
印加されると物体が一方に移動し、他方の1対の電圧に
印加されると物体が他方に移動するように、長手方向及
び短手方向は(異なったモード指令に対して)隣接した
共振周波数を有している。
When an AC voltage is applied to one pair of connected electrodes, the object moves to one side, and when an AC voltage is applied to the other pair of voltages, the object moves to the other side. The transversal direction has adjacent resonance frequencies (for different mode commands).

【0005】本発明の目的は、従来のマイクロモータよ
り高い速度、高い駆動力及びより小さい最小ステップサ
イズを有するマイクロモータを提供することにある。
It is an object of the present invention to provide a micromotor having higher speed, higher driving force and smaller minimum step size than conventional micromotors.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の特徴は、
その一方の大きな面に少なくとも1つの電極と、他方の
大きな面に複数の電極とを有する薄い矩形のセラミック
で構成される圧電プレートからなる。好ましくは、硬質
材料の単一のスペーサが圧電プレートの短辺の中央に取
り付けられ、物体に対して押圧されている。少なくとも
幾つかの電極が通電されると、以下に説明するように、
矩形の圧電プレートの辺の方向に沿って、圧電プレート
又は物体のいずれかの移動が生じる。
A first feature of the present invention is as follows.
It comprises a piezoelectric plate composed of a thin rectangular ceramic having at least one electrode on one large surface and a plurality of electrodes on the other large surface. Preferably, a single spacer of hard material is mounted in the center of the short side of the piezoelectric plate and pressed against the object. When at least some of the electrodes are energized, as described below,
Movement of either the piezoelectric plate or the object occurs along the direction of the sides of the rectangular piezoelectric plate.

【0007】この発明の特徴の第1の実施例では、矩形
の大きな面の寸法、すなわちx軸方向,y軸方向の長さ
は、所定の選ばれた長さになっており、その長さは、異
なったモードではあるがxとy(圧電プレートの矩形の
大きな面に含まれる方向)に対して所定の共振周波数を
有するように、選択されるのが好ましい。好ましくは、
共振は重複した特性曲線を有する。
In the first embodiment of the present invention, the size of the large rectangular surface, that is, the length in the x-axis direction and the y-axis direction is a predetermined selected length. Is preferably selected to have a predetermined resonance frequency in x and y (directions contained in the large rectangular surface of the piezoelectric plate), although in different modes. Preferably,
The resonance has overlapping characteristic curves.

【0008】圧電プレートの励起は、両モードが複数の
電極のうち選択されたものに対して励起される周波数
で、AC電圧を印加することによって達成される。この
実施例では、小さな変位が要求される場合には少なくと
も幾つかの最小期間の間、より大きな変位が要求される
場合にはより長い期間の間、共振励起が印加される。
[0008] Excitation of the piezoelectric plate is achieved by applying an AC voltage at a frequency at which both modes are excited for a selected one of the plurality of electrodes. In this embodiment, the resonant excitation is applied for at least some minimum period when a small displacement is required, and for a longer period when a larger displacement is required.

【0009】この発明の特徴の第2の実施例では、励起
は複数の電極のうち幾つかに対する非共振非対象のパル
ス電圧である。本発明者は、そのようなパルス例えばロ
ー時間よりも比較的高いハイ時間を有する矩形パルスが
使用されると、非常に小さな運動が達成されることを見
出した。このような励起は、運動後に電極に残留電圧が
残らないことが望まれる場合に特に有用である。
In a second embodiment of the invention, the excitation is a non-resonant asymmetric pulse voltage to some of the plurality of electrodes. The inventor has found that very small movements are achieved when such pulses are used, for example rectangular pulses having a relatively high time higher than the low time. Such excitation is particularly useful where it is desired that no residual voltage remains on the electrodes after exercise.

【0010】この発明の特徴の第3の実施例では、比較
的大きなステップで物体を駆動する際に利用される共振
AC励起と、小さなステップで物体を駆動する際に利用
されるパルス励起との間で切り替えられる。
In a third embodiment of the invention, a resonant AC excitation used when driving an object in relatively large steps and a pulse excitation used when driving an object in small steps are used. Can be switched between.

【0011】多数の電極形状が本発明により可能であ
る。一つの実施例では、複数の電極は2つの矩形電極か
らなり、各電極は圧電プレートの1つの矩形表面の半分
を覆い、セラミックの大きい矩形面の長手方向に沿って
存在する。
Many electrode configurations are possible with the present invention. In one embodiment, the plurality of electrodes comprises two rectangular electrodes, each covering half of one rectangular surface of the piezoelectric plate and extending along the length of the large rectangular surface of the ceramic.

【0012】第2の好ましい電極形状は、圧電プレート
の大きな面を縦横に4分割し、4つのそれぞれの部分、
すなわち四分割部に電極を与える。異なった励起モード
(ACとパルス)及び励起形状により、モータによって
生じる運動に対するより大きな又は小さな最小ステップ
サイズが生じる場合、これらの電極のうち1つ、2つ、
又は3つが励起される。
A second preferred electrode shape is to divide the large surface of the piezoelectric plate into four parts vertically and horizontally,
That is, an electrode is provided to the quadrant. If the different excitation modes (AC and pulse) and the excitation shape result in a larger or smaller minimum step size for the movement caused by the motor, one or two of these electrodes,
Or three are excited.

【0013】本発明の他の特徴は、同一の共振周波数を
有する複数の積層された圧電プレートの使用を含むが、
それは異なった圧電材料で形成するのが好ましく、それ
らのうち1つは他よりも実質的に軟らかい。異なった硬
度を有するセラミックは同一周波数で位相信号から外れ
て駆動される。このようなシステムでは、より硬い材料
は物体を駆動するサイクルの部分の間で高い駆動力を与
え、より軟らかい材料はより長い接触時間を与えるが力
は小さい。この組合わせにより、高いスタート駆動が慣
性及び静的摩擦力を克服するのを許容するとともに、運
動中に円滑な動作を伴う。
Another feature of the present invention involves the use of a plurality of stacked piezoelectric plates having the same resonance frequency,
It is preferably formed of different piezoelectric materials, one of which is substantially softer than the other. Ceramics with different hardness are driven out of phase signal at the same frequency. In such a system, a harder material provides a higher driving force during the portion of the cycle that drives the object, and a softer material provides a longer contact time but less force. This combination allows for a high start drive to overcome inertia and static friction forces, and with smooth motion during movement.

【0014】本発明の好ましい実施例は、望まれたモー
ド以外の共振モードを抑制することによってマイクロモ
ータの効率を増加するモード抑制装置の使用を含む。
A preferred embodiment of the present invention involves the use of a mode suppression device that increases the efficiency of the micromotor by suppressing resonance modes other than the desired mode.

【0015】本発明のさらに他の特徴によると、スペー
サベアリングが設けられた辺の反対側の圧電プレートの
短辺にアームの一端が取り付けられている。物体に対し
て付勢されたスペーサが、アームの第2の端部に取り付
けられている。動作中には、2つのスペーサが類似して
励起し、被駆動物体での位相運動から離れ、マイクロモ
ータの出力が増加し、圧電プレートの両端の運動及び力
を利用することによって、スペーサによって付勢されて
いる物体の円滑な運動が与えられる。
According to still another feature of the present invention, one end of the arm is attached to the short side of the piezoelectric plate opposite to the side where the spacer bearing is provided. A spacer biased against the object is attached to the second end of the arm. In operation, the two spacers excite similarly, moving away from the phase motion at the driven object, increasing the output of the micromotor, and applying the motion and force at both ends of the piezoelectric plate to attach the two spacers. Smooth movement of the energized object is provided.

【0016】本発明の他の特徴は、圧電プレートの長辺
上の点であって、この長辺の面に垂直な運動振幅がほぼ
ゼロである点に印加される弾性要素の使用を含む。その
ような要素は、圧電プレートの短辺に平行な両方向にお
いて物体に対称運動を与えるのに使用される。
Another feature of the present invention involves the use of a resilient element applied to a point on the long side of the piezoelectric plate where the amplitude of motion perpendicular to the plane of the long side is substantially zero. Such elements are used to impart symmetrical motion to the object in both directions parallel to the short side of the piezoelectric plate.

【0017】本発明のさらに他の特徴によると、本発明
による圧電マイクロモータはディスクドライブの光学又
は磁気読み/書きヘッドの移動に利用される。
According to yet another aspect of the present invention, a piezoelectric micromotor according to the present invention is utilized for moving an optical or magnetic read / write head of a disk drive.

【0018】したがって、本発明の好ましい実施例で
は、物体を動かすマイクロモータは、長辺及び短辺、第
1及び第2面、第1及び第2面に取り付けられた電極、
第1の辺、好ましくは短辺の好ましくはその中央に取り
付けられて物体に押圧されるセラミックスペーサを有す
る少なくとも1つの矩形圧電プレートと、第1の辺と反
対側の第2の辺に好ましくはその中央に力を印加し、物
体にセラミックスペーサを押圧する弾性力源と、少なく
とも幾つかの前記電極を励起する電力源とからなる。
Thus, in a preferred embodiment of the present invention, the micromotor for moving the object comprises long and short sides, first and second surfaces, electrodes mounted on the first and second surfaces,
At least one rectangular piezoelectric plate having a ceramic spacer mounted on a first side, preferably the short side, preferably at the center thereof, and pressed against an object, and preferably on a second side opposite the first side. It consists of an elastic force source for applying a force to the center and pressing the ceramic spacer against the object, and a power source for exciting at least some of the electrodes.

【0019】本発明の好ましい実施例では、電圧源は少
なくとも幾つかの電極を対称で単極のパルス励起電圧で
通電する。
In a preferred embodiment of the invention, the voltage source energizes at least some of the electrodes with a symmetric, unipolar pulsed excitation voltage.

【0020】好ましくは、電圧源は、対称で単極のパル
ス又はAC励起のいずれかで、幾つかの電極を選択的に
印加するように動作する。
Preferably, the voltage source is operative to selectively apply several electrodes, either with symmetric, unipolar pulses or with AC excitation.

【0021】本発明の好ましい実施例では、電極は圧電
プレートの第1の面の好ましくは各四分割部にある複数
の電極と、第2の面にある少なくとも1つの電極とから
なっている。
In a preferred embodiment of the invention, the electrodes comprise a plurality of electrodes, preferably on each quadrant of the first surface of the piezoelectric plate, and at least one electrode on the second surface.

【0022】本発明の好ましい実施例では、プレートの
第1の面の一方の長辺に沿って四分割部にある電極は第
1の極性を有する単極の対称パルス電圧が印加され、第
1の面の他方の長辺に沿って四分割部にある電極は反対
の極性を有する単極の対称パルス電圧が印加される。
In a preferred embodiment of the present invention, the electrodes in the quadrant along one long side of the first surface of the plate are applied with a unipolar symmetric pulse voltage having a first polarity, and The electrodes located at the four divisions along the other long side of the surface are applied with a unipolar symmetric pulse voltage having the opposite polarity.

【0023】代案として、セラミックスペーサに近接し
たそれぞれの四分割部の電極は反対の極性を有する単極
の対称パルス電圧が印加されるか、セラミックスペーサ
から離れたそれぞれの四分割部の電極は反対の極性を有
する単極の対称パルス電圧が印加される。
Alternatively, the electrodes of each quadrant proximate to the ceramic spacer may be applied with a unipolar symmetric pulse voltage of opposite polarity or the electrodes of each quadrant remote from the ceramic spacer may be opposite. Is applied.

【0024】本発明の好ましい実施例では、対角線上に
位置する四分割部の第1の組の電極は、所定の極性を有
する単極の対称パルス電圧が印加され、好ましくは、対
角線上に位置する四分割部の第2の組の電極は、前記所
定の極性と反対の極性を有する単極の対称パルス電圧が
印加される。
In a preferred embodiment of the present invention, the first set of electrodes of the diagonally located quadrant is applied with a unipolar symmetric pulse voltage having a predetermined polarity, preferably on a diagonal. The second set of electrodes of the quadrant is applied with a unipolar symmetric pulse voltage having a polarity opposite to the predetermined polarity.

【0025】本発明の好ましい実施例では、マイクロモ
ータは、複数の前記圧電プレートからなり、各プレート
のセラミックスペーサは物体に弾性的に押圧されてい
る。好ましくは、複数のプレートの少なくとも1つは比
較的より硬い圧電材料で形成され、複数のプレートの少
なくとも1つは比較的より軟らかい圧電材料で形成され
る。本発明のさらに好ましい実施例では、複数のプレー
トの少なくとも1つに加わる電圧の位相は、他のプレー
トに加わる電圧の位相からずれている。
In a preferred embodiment of the invention, the micromotor comprises a plurality of said piezoelectric plates, the ceramic spacer of each plate being elastically pressed against the object. Preferably, at least one of the plurality of plates is formed of a relatively harder piezoelectric material, and at least one of the plurality of plates is formed of a relatively softer piezoelectric material. In a further preferred embodiment of the invention, the phase of the voltage applied to at least one of the plates is out of phase with the voltage applied to the other plates.

【0026】さらに、本発明の好ましい実施例では、長
辺及び短辺、第1及び第2面、第1面及び第2面に取り
付けられた電極を有し、該電極の少なくとも幾つかの電
極が対称でかつ単極のパルス励起電圧で印加される少な
くとも一つの矩形圧電プレートと、1つの辺、又は辺に
取り付けた延長部を物体に対して弾性的に付勢する弾性
力源と、からなる物体を動かすマイクロモータが提供さ
れている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, there are electrodes attached to the long and short sides, the first and second surfaces, the first and second surfaces, and at least some of the electrodes At least one rectangular piezoelectric plate that is applied with a symmetrical and unipolar pulse excitation voltage, and an elastic force source that elastically urges one side or an extension attached to the side toward an object. A micromotor for moving an object is provided.

【0027】さらに、本発明の好ましい実施例では、長
辺及び短辺、第1及び第2面、第1面及び第2面に取り
付けられた電極を有する少なくとも1つの矩形圧電プレ
ートと、1つの辺、又は1又はそれ以上の辺の延長部を
物体に対して弾性的に付勢する弾性力源と、少なくとも
幾つかの電極に、対称でかつ単極のパルス励起電圧又は
AC励起電圧を選択的に印加する電圧源と、からなる物
体を動かすマイクロモータが提供されている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, at least one rectangular piezoelectric plate having electrodes attached to the long and short sides, the first and second surfaces, the first and second surfaces, and one Select a source of elastic force to elastically urge the side, or one or more side extensions, against the object, and a symmetric and unipolar pulsed or AC excitation voltage for at least some of the electrodes There is provided a micromotor for moving an object consisting of a voltage source for applying a voltage and an object.

【0028】さらに、本発明の好ましい実施例では、長
辺及び短辺、第1及び第2面、第1面及び第2面に取り
付けられた電極を有し、該電極の少なくとも幾つかが励
起される複数の矩形圧電プレートと、該複数のプレート
の1つの辺、又は1又はそれ以上の辺の延長部を物体に
対して弾性的に付勢する弾性力源と、からなる物体を動
かすマイクロモータが提供されている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, there are electrodes mounted on the long and short sides, the first and second surfaces, the first and second surfaces, at least some of the electrodes being excited. A micro-actuator for moving an object comprising: a plurality of rectangular piezoelectric plates; and a resilient force source for resiliently urging one side or an extension of one or more sides of the plurality of plates toward the object. A motor is provided.

【0029】さらに、本発明の好ましい実施例では、長
辺及び短辺、第1及び第2面を有するプレートと、該第
1面に接続された複数の電極と第2面に接続された対向
電極を有し、該電極の少なくとも1つが電圧で励起され
て、プレートの1つの辺に対して垂直な方向の力を引き
起こして物体に対して予備負荷を与えると共に、他の電
極の少なくとも1つが電圧で励起されて、前記辺に対し
て平行及び垂直な方向の力を引き起こし、物体を動かす
マイクロモータが提供されている。
Furthermore, in a preferred embodiment of the present invention, a plate having a long side and a short side, a first and a second surface, a plurality of electrodes connected to the first surface and an opposing electrode connected to the second surface are provided. At least one of the electrodes is energized with a voltage to cause a force in a direction perpendicular to one side of the plate to preload the object and at least one of the other electrodes A micromotor is provided which is excited by a voltage to cause a force in a direction parallel and perpendicular to said side to move the object.

【0030】さらに、本発明の好ましい実施例では、長
辺及び短辺、第1及び第2面、第1面及び第2面に取り
付けられた電極を有する少なくとも一つの矩形圧電プレ
ートと、少なくとも幾つかの電極の電圧を印加して圧電
プレートの所望の共振モードを確立する電源と、所望の
共振モード以外の共振モードを抑制するモード抑制手段
と、からなる物体を動かすマイクロモータが提供されて
いる。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, at least one rectangular piezoelectric plate having electrodes attached to the long and short sides, the first and second surfaces, the first and second surfaces, and at least some There is provided a micromotor for moving an object, comprising: a power supply for applying a voltage of the electrodes to establish a desired resonance mode of the piezoelectric plate; and mode suppressing means for suppressing a resonance mode other than the desired resonance mode. .

【0031】本発明の好ましい実施例では、前記モード
抑制手段は、所望の共振モード以外の共振モードによっ
て引き起こされる振動を抑制するように適合された少な
くとも一つの抑制手段からなる。
In a preferred embodiment of the present invention, the mode suppressing means comprises at least one suppressing means adapted to suppress vibrations caused by resonance modes other than the desired resonance mode.

【0032】さらに、本発明の好ましい実施例では、2
つの長辺及び2つの短辺、第1及び第2面を有する少な
くとも一つの矩形圧電プレートと、圧電プレートの第1
短辺の中心に取り付けられ物体に押圧される第1セラミ
ックスペーサと、一端に取り付けられた第2スペーサを
有し、圧電プレートの第2短辺の取り付けられた他端を
有するアームとからなり、第1及び第2スペーサは物体
に対して付勢されるように適合された隣接する平行な面
を有する、物体を動かすマイクロモータが提供されてい
る。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, 2
At least one rectangular piezoelectric plate having two long sides and two short sides, first and second surfaces;
A first ceramic spacer attached to the center of the short side and pressed against the object, and an arm having a second spacer attached to one end and having the other end attached to the second short side of the piezoelectric plate; A micromotor for moving an object is provided wherein the first and second spacers have adjacent parallel surfaces adapted to be biased against the object.

【0033】さらに、本発明の好ましい実施例では、長
辺及び短辺、第1及び第2面、第1面及び第2面に取り
付けられた電極を有し、該電極の少なくとも幾つかが励
起され、中央の長手軸に沿って一定間隔で設けられた穴
を有する複数の矩形圧電プレートと、穴に回転可能に装
着される一端を有する少なくとも1つのレバーと、から
なる物体を動かすマイクロモータが提供されている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, there are electrodes mounted on the long and short sides, the first and second surfaces, the first and second surfaces, at least some of the electrodes being excited. A micromotor for moving an object, comprising: a plurality of rectangular piezoelectric plates having holes provided at regular intervals along a central longitudinal axis, and at least one lever having one end rotatably mounted in the holes. Provided.

【0034】好ましくは、レバーの他端は、固定プレー
トに回転可能に装着されるか、その代案として前記軸の
方向にのみ移動するように拘束されたプレートに回転可
能に装着される。
Preferably, the other end of the lever is rotatably mounted on a fixed plate, or alternatively on a plate constrained to move only in the direction of said axis.

【0035】以上のすべての実施例では、セラミックス
ペーサは圧電プレートの短辺の1つに、好ましくはその
短辺の中央に取り付けられるのが好ましい。これによ
り、最適な駆動運動がセラミックプレートの短辺で生み
出される。この場合は、圧電プレートの長手方向が、係
合面にほぼ垂直となる。係合面に垂直な方向に十分な空
間を取ることが出来ないシステムでは、本発明の好まし
い実施例によれば、代案のセラミックマイクロモータが
設けられている。ここで、圧電セラミックプレートの短
辺の運動は、長辺と短辺のコーナ部の近傍でプレートの
長辺に取り付けられたスペーサを用いてプレートの長辺
と並設された物体を動かすのに使用される。
In all of the above embodiments, the ceramic spacer is preferably mounted on one of the short sides of the piezoelectric plate, preferably in the center of the short side. This produces an optimal drive movement on the short side of the ceramic plate. In this case, the longitudinal direction of the piezoelectric plate is substantially perpendicular to the engagement surface. In systems where sufficient space cannot be taken in the direction perpendicular to the engagement surface, according to a preferred embodiment of the present invention, an alternative ceramic micromotor is provided. Here, the movement of the short side of the piezoceramic plate is to move an object juxtaposed with the long side of the plate using a spacer attached to the long side of the plate near the corner of the long side and the short side. used.

【0036】本発明のこの特徴によると、スペーサは短
辺で共振運動に従って動くが、係合面はセラミックプレ
ートの長手軸に平行に駆動される。左右運動の対称性を
避けるために、お互いに隣接するコーナ部をスペーサで
支持して、2つの並列された圧電セラミックプレートを
使用するのが好ましい。
According to this feature of the invention, the spacer moves on the short side according to a resonant movement, but the engagement surface is driven parallel to the longitudinal axis of the ceramic plate. In order to avoid symmetry of the lateral movement, it is preferred to use two juxtaposed piezoelectric ceramic plates, with the corners adjacent to each other supported by spacers.

【0037】さらに、本発明の好ましい実施例では、第
1及び第2長辺、第1及び第2短辺、前面及び裏面を有
する第1及び第2矩形圧電プレートと、第1プレートの
第1短辺は第2プレートの第1短辺とほぼ平行に並設さ
れ、各プレートは前面及び裏面に取り付けられた電極を
有し、各プレートは、第1短辺の近傍の一端で第1長辺
に取り付けられ、物体の表面に係合するセラミックスペ
ーサを有し、各プレートの一部に印加され、セラミック
スペーサを物体の表面に押圧する弾性力源と、からなる
物体に対して運動を与える圧電マイクロモータが提供さ
れている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, first and second rectangular piezoelectric plates having first and second long sides, first and second short sides, front and back surfaces, and a first plate of the first plate are provided. The short side is juxtaposed substantially in parallel with the first short side of the second plate, each plate having electrodes attached to the front and back surfaces, each plate having a first long side at one end near the first short side. A ceramic spacer attached to the side and engaging the surface of the object, the source of elastic force applied to a portion of each plate to press the ceramic spacer against the surface of the object to provide motion to the object. A piezoelectric micromotor is provided.

【0038】本発明の好ましい実施例では、前記弾性力
源は少なくとも第2長辺の一部に印加される。加えて、
あるいは代案として、前記弾性力源は圧電プレートの辺
上の点であって、この辺の面に垂直な運動振幅がほぼゼ
ロである点に印加される。
[0038] In a preferred embodiment of the present invention, the elastic force source is applied to at least a part of the second long side. in addition,
Alternatively, the source of elastic force is applied to a point on a side of the piezoelectric plate where the motion amplitude perpendicular to the plane of this side is substantially zero.

【0039】さらに、本発明の好ましい実施例では、お
互いに離れて配置されたほぼ矩形の第1及び第2圧電プ
レートと、各プレートは2つの長辺及び2つの短辺、前
面及び裏面を有し、隣接するプレートの面は平行でお互
いに対向し、隣接するプレートの長辺は平行であり、第
1プレートの第1長辺に係合する少なくとも1つの固定
サポートと、第1プレートの第2長辺に係合する少なく
とも1つの弾性サポートと、第2プレートの第1長辺に
係合する少なくとも1つの弾性サポートと、第2プレー
トの第2長辺に係合する少なくとも1つの固定サポート
とからなり、第1プレートの第1長辺は第2プレートの
第1長辺に隣接して設け、物体を動かす圧電マイクロモ
ータが提供されている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, first and second substantially rectangular piezoelectric plates spaced apart from each other, each plate having two long sides and two short sides, a front surface and a back surface. And the planes of the adjacent plates are parallel and opposite each other, the long sides of the adjacent plates are parallel, at least one fixed support engaging the first long side of the first plate, and the second plate of the first plate; At least one elastic support engaging the second long side, at least one elastic support engaging the first long side of the second plate, and at least one fixed support engaging the second long side of the second plate; The first long side of the first plate is provided adjacent to the first long side of the second plate to provide a piezoelectric micromotor for moving an object.

【0040】好ましくは、各サポートは、圧電プレート
のそれぞれの長辺上の点であって、この長辺の面に垂直
な運動振幅がほぼゼロである点で各圧電プレートに係合
し、各サポートは前記長辺に平行な方向にスライド可能
である。
Preferably, each support engages each piezoelectric plate at a point on a respective long side of the piezoelectric plate, the point of movement of which is perpendicular to the plane of the long side being substantially zero. The support is slidable in a direction parallel to the long side.

【0041】さらに、本発明の好ましい実施例では、第
1及び第2長辺、第1及び第2短辺、長辺と短辺で囲ま
れた前面及び裏面、該前面に接続された複数の電極と裏
面に接続された対向電極を有する圧電プレートと、第
1、第2圧電プレートのそれぞれの長辺上の点であっ
て、前記長辺の面に垂直な運動振幅がほぼゼロである点
で前記各圧電プレートに係合しする弾性要素を有し、少
なくとも幾らかの電極を2つのモード、すなわち短辺に
対し、短辺と平行な第1の方向に運動を与える第1のモ
ードと、第1の方向と反対の第2の方向に運動を与える
第2のモードで選択的に励起するための電源と、からな
る物体を動かすマイクロモータが提供されている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the first and second long sides, the first and second short sides, the front and back surfaces surrounded by the long and short sides, and the plurality of connected to the front surface A point on a long side of each of a piezoelectric plate having an electrode and a counter electrode connected to the back surface, and a point at which a motion amplitude perpendicular to the long side surface is substantially zero; A resilient element engaging each said piezoelectric plate with at least some electrodes in two modes, a first mode of imparting movement to a short side in a first direction parallel to the short side. , A power source for selectively exciting in a second mode providing motion in a second direction opposite to the first direction.

【0042】本発明の他の好ましい実施例では、マイク
ロモータはさらに、第1の方向と第2の方向に対称な運
動と力を与えるように適合された構造アセンブリからな
る。好ましくは、構造アセンブリは弾性要素を含む。
In another preferred embodiment of the present invention, the micromotor further comprises a structural assembly adapted to exert symmetrical movement and force in the first and second directions. Preferably, the structural assembly includes a resilient element.

【0043】本発明の好ましい実施例では、前記電圧源
は前記電極の少なくとも幾つかの電極にAC励起電圧を
印加する。
In a preferred embodiment of the invention, said voltage source applies an AC excitation voltage to at least some of said electrodes.

【0044】さらに、好ましい実施例では、前記電極
は、各圧電プレートの前面上の複数の電極と、各圧電プ
レートの裏面上の少なくとも1つの電極とからなる。好
ましくは、前記複数の電極は前記前面の各四分割部にあ
る電極からなり、前記電圧源は前記前面上の少なくとも
幾つかの電極にAC励起電圧を印加する。
Further, in a preferred embodiment, the electrodes comprise a plurality of electrodes on a front surface of each piezoelectric plate and at least one electrode on a back surface of each piezoelectric plate. Preferably, the plurality of electrodes comprises electrodes in each quadrant of the front surface, and the voltage source applies an AC excitation voltage to at least some electrodes on the front surface.

【0045】本発明の好ましい実施例では、各プレート
の対角線上に位置する四分割部の電極は同一極性の励起
電圧が印加される。
In a preferred embodiment of the present invention, an excitation voltage of the same polarity is applied to the electrodes of the quadrant located on the diagonal line of each plate.

【0046】さらに、好ましい実施例では、第1圧電プ
レートの第1長辺と第1短辺の間の四分割部の電極は第
1極性の励起電圧が印加され、第2圧電プレートの第1
長辺と第1短辺の間の四分割部の電極は第1極性と反対
の第2極性の電圧が印加される。
Further, in a preferred embodiment, an electrode of a quadrant between the first long side and the first short side of the first piezoelectric plate is applied with an excitation voltage of the first polarity, and the first electrode of the second piezoelectric plate is subjected to the first voltage.
A voltage having a second polarity opposite to the first polarity is applied to the electrodes of the quadrant between the long side and the first short side.

【0047】本発明の1つの好ましい実施例では、電力
源は、少なくとも幾つかの電極に、AC励起電圧の振幅
よりも大きな絶対値を有するDC電圧を一定間隔で分離
したAC励起電圧パルスからなるパルス励起電圧を印加
する。好ましくは、前記パルス励起電圧のパルス率は物
体の自己共振周波数にほぼ相当する。
In one preferred embodiment of the invention, the power source comprises, at least on some electrodes, AC excitation voltage pulses separated by a DC voltage having an absolute value greater than the amplitude of the AC excitation voltage. Apply a pulse excitation voltage. Preferably, the pulse rate of the pulse excitation voltage substantially corresponds to the self-resonant frequency of the object.

【0048】本発明のさらに好ましい実施例では、前記
第1及び第2矩形圧電プレートは少なくとも1つの長辺
に接続された少なくとも1つの追加の電極を有し、電圧
源は少なくとも幾つかの追加電極を印加する。好ましく
は、前記少なくとも一つの追加電極は第1短辺の近傍の
第1長辺のある電極を含む。さらに好ましくは、前記少
なくとも一つの追加電極は第2短辺の近傍の第2長辺に
ある電極を含む。
In a further preferred embodiment of the present invention, said first and second rectangular piezoelectric plates have at least one additional electrode connected to at least one long side, and the voltage source has at least some additional electrodes. Is applied. Preferably, said at least one additional electrode comprises an electrode with a first long side near a first short side. More preferably, said at least one additional electrode includes an electrode on a second long side near the second short side.

【0049】好ましくは、前記電圧源は追加電極に励起
電圧を印加し、これにより前記面にほぼ垂直な方向にお
けるセラミックスペーサの運動を増大する。好ましく
は、前記電圧源は、各追加電極に、追加電極に隣接する
前面の四分割部にある電極と同一極性の励起電圧を印加
する。
[0049] Preferably, said voltage source applies an excitation voltage to the additional electrode, thereby increasing the movement of the ceramic spacer in a direction substantially perpendicular to said plane. Preferably, the voltage source applies, to each additional electrode, an excitation voltage having the same polarity as that of the electrode in the front quarter divided portion adjacent to the additional electrode.

【0050】本発明の好ましい実施例では、前記第1及
び第2圧電プレートは前記面に垂直な運動振幅がほぼゼ
ロであるプレート上の点で弾性的に支持されている。
In a preferred embodiment of the present invention, the first and second piezoelectric plates are elastically supported at points on the plate whose motion amplitude perpendicular to the plane is substantially zero.

【0051】本発明の好ましい実施例では、前記弾性力
源は調整可能である。
In a preferred embodiment of the present invention, the elastic source is adjustable.

【0052】本発明の好ましい実施例では、マイクロモ
ータは、前記複数の第1圧電プレートと、前記複数の第
2圧電プレートとからなり、各プレートのセラミックス
ペーサは物体を弾性的に押圧している。
In a preferred embodiment of the present invention, the micromotor comprises the plurality of first piezoelectric plates and the plurality of second piezoelectric plates, and the ceramic spacer of each plate elastically presses the object. .

【0053】本発明の好ましい実施例では、マイクロモ
ータはさらに、スペーサによって物体に印加される力に
対する反力を与えるために、前記スペーサと係合する表
面と反対の前記物体の表面に係合する逆支持装置をさら
に含む。好ましくは、前記逆支持装置は少なくとも一つ
の平坦な面に取り付けられた電極を有する圧電セラミッ
クベアリングからなり、前記電圧源は少なくとも幾らか
の圧電セラミックベアリングに電圧を印加する。
In a preferred embodiment of the invention, the micromotor further engages a surface of the object opposite the surface engaging the spacer to provide a reaction to the force applied to the object by the spacer. And a reverse support device. Preferably, the reverse support device comprises a piezoceramic bearing having electrodes mounted on at least one flat surface, and the voltage source applies a voltage to at least some of the piezoceramic bearings.

【0054】さらに、本発明の好ましい実施例では、軸
回りに旋回可能で、両側で当該軸から一定間隔離れた第
1及び第2端部、第1端部に取り付けられた読み書きヘ
ッド、第2端部にある剛体を有するアームと、剛体要素
に対して弾性的に付勢された少なくとも1つの圧電プレ
ートマイクロモータと、からなるディスクドライブが提
供されている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, first and second ends which are pivotable about an axis and are spaced at a fixed distance from the axis on both sides, a read / write head attached to the first end, A disk drive is provided comprising a rigid arm at an end and at least one piezoelectric plate micromotor resiliently biased against a rigid element.

【0055】本発明の好ましい実施例では、前記圧電プ
レートは静止している。本発明の代案となる好ましい実
施例では、前記圧電プレートは前記軸に対して移動可能
である。
In a preferred embodiment of the present invention, said piezoelectric plate is stationary. In an alternative preferred embodiment of the invention, said piezoelectric plate is movable with respect to said axis.

【0056】さらに、本発明の好ましい実施例では、軸
回りに旋回可能なアームからなり、該アームは、両側で
当該軸から一定間隔離れた第1及び第2端部、第1端部
に取り付けられた読み書きヘッド、第2端部に取り付け
られ、前記アームとともに移動可能な圧電プレートとを
有するディスクドライブが提供されている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, the arm comprises an arm pivotable about an axis, and the arm is attached to the first and second ends, and the first end, which are spaced apart from the axis on both sides by a fixed distance. A disk drive is provided having a read / write head mounted thereon, a piezoelectric plate attached to the second end and movable with the arm.

【0057】本発明の好ましい実施例では、前記軸は前
記圧電プレートを貫通して延びている。
In a preferred embodiment of the present invention, said shaft extends through said piezoelectric plate.

【0058】本発明の好ましい実施例では、マイクロモ
ータはさらに、前記圧電プレートに対して付勢された剛
性要素からなる。
In a preferred embodiment of the present invention, the micromotor further comprises a rigid element biased against said piezoelectric plate.

【0059】さらに、本発明の好ましい実施例では、軸
の回りに旋回可能で、2つの長辺及び2つの短辺を有す
る第1矩形圧電プレートと、2つの長辺及び2つの短
辺、該辺に取り付けられたセラミックスペーサを有する
第2矩形圧電プレートとからなり、前記スペーサは前記
第1圧電プレートの辺に対して付勢されている、物体を
動かすマイクロモータが提供されている。
Further, in a preferred embodiment of the present invention, a first rectangular piezoelectric plate pivotable about an axis and having two long sides and two short sides, and two long sides and two short sides, A micromotor for moving an object is provided, comprising a second rectangular piezoelectric plate having a ceramic spacer attached to a side thereof, said spacer being biased against a side of said first piezoelectric plate.

【0060】好ましくは、前記第2圧電プレートに取り
付けられたスペーサは前記第1圧電プレートの長辺に対
して付勢されている。
[0060] Preferably, the spacer attached to the second piezoelectric plate is urged against the long side of the first piezoelectric plate.

【0061】本発明の幾つかの好ましい実施例では、マ
イクロモータはさらに、前記第2圧電プレートのスペー
サと、前記スペーサが付勢されている第1圧電プレート
の長辺との間に位置する剛性の弓形要素からなる。
In some preferred embodiments of the present invention, the micromotor further comprises a rigid member located between the spacer of the second piezoelectric plate and a long side of the first piezoelectric plate against which the spacer is biased. Consisting of a bow element.

【0062】[0062]

【実施例】本発明の好ましい実施例によるモータにおい
て使用される比較的薄い矩形の圧電プレートの大きな一
つの面を示す図1を参照する。この圧電プレートの面
(以下「第1面」という)には、4個の電極14、1
6、18及び20がめっきされている(plated)か、さ
もなけれが張り付けられており、これにより、それぞれ
が実質的に第1面の1/4を覆う矩形から成るチェッカ
ー・パターンが形成されている。圧電プレートの反対側
の面(以下「第2面」という)は、好ましくは、一つの
電極(図示せず)で実質的に全体が覆われている。対角
線方向に配置された電極(14及び20;16及び1
8)は、好ましくはその4個の電極の連結部分(juncti
on)の近傍に配置されたワイヤ22及び24によって電
気的に接続されている。第2面上の電極は好ましくは接
地されている。その代わりに、これらの電極を、その形
成に使用される技術に類似したプリント回路技術によっ
て接続してもよい。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Reference is made to FIG. 1 which shows one large face of a relatively thin rectangular piezoelectric plate used in a motor according to a preferred embodiment of the present invention. The surface of this piezoelectric plate (hereinafter referred to as “first surface”) has four electrodes 14, 1
6, 18, and 20 are plated or tethered to form a checker pattern consisting of rectangles each substantially covering one quarter of the first surface. I have. The opposite surface of the piezoelectric plate (hereinafter referred to as “second surface”) is preferably substantially entirely covered by one electrode (not shown). Diagonally arranged electrodes (14 and 20; 16 and 1)
8) is preferably a connecting part (juncti) of the four electrodes.
on) are electrically connected by wires 22 and 24 arranged in the vicinity. The electrodes on the second side are preferably grounded. Alternatively, these electrodes may be connected by printed circuit technology similar to the technology used to form them.

【0063】比較的堅いセラミックのスペーサ26が、
例えば接合剤で、圧電プレート10の短辺28に、好ま
しくはその辺の中央において取り付けられている。
A relatively stiff ceramic spacer 26
For example, a bonding agent is attached to the short side 28 of the piezoelectric plate 10, preferably at the center of the side.

【0064】圧電プレート10は多数の共振モード(re
sonaces)を有している。特に、圧電プレート10の寸
法は、Dx及びDy方向の共振モードが近づいており(cl
osely spaced)、励起曲線(excitation curves)が重
なるような寸法が選ばれている。特に、本発明による好
ましい共振は、図2及び図4に示されているように、D
y方向については1/2(0.5)モード共振であって
Dx方向については11/2(1.5)モード共振である。
しかし、セラミック10の寸法に応じて他の共振モード
を使用することができる。
The piezoelectric plate 10 has a number of resonance modes (re
sonaces). In particular, the dimensions of the piezoelectric plate 10 are close to the resonance modes in the Dx and Dy directions (cl
osely spaced, and dimensions are chosen such that the excitation curves overlap. In particular, the preferred resonance according to the present invention, as shown in FIGS.
In the y direction, there is a 1/2 (0.5) mode resonance,
In the Dx direction, there is 11/2 (1.5) mode resonance.
However, other resonance modes can be used depending on the dimensions of the ceramic 10.

【0065】圧電プレート10が図6においてω0とし
て示された帯域内の周波数で励起されているとき、Dx
及びDyの双方の共振モードが励起される。図3は、所
定の電極に電圧を印加し、それにより二つの共振モード
を励起する一例(one configuration)を示している。こ
の例では、電極16及び18に電圧が印加され、電極1
4及び20は浮いたままである(又は、あまり好ましく
はないが接地されている)が、そのモードの振幅が図2
に示されている。この例における励起は、Dyが正のと
きDxを負にし、その結果、圧電プレート10の動きが
阻止されている場合には、圧電プレート10に押し付け
られている物体30が左方向に動くことになる。物体3
0の表面は、回転すべき円筒の表面のようにカーブして
いるように描かれているが、直線的な動きが望まれる場
合には、その表面は平坦でもよい。
When the piezoelectric plate 10 is excited at a frequency in the band indicated as ω0 in FIG.
And Dy are excited. FIG. 3 shows an example (one configuration) of applying a voltage to a given electrode and thereby exciting two resonance modes. In this example, a voltage is applied to the electrodes 16 and 18 and the electrode 1
4 and 20 are left floating (or less preferably grounded), but the amplitude of the mode is
Is shown in The excitation in this example causes Dx to be negative when Dy is positive, so that when the movement of the piezoelectric plate 10 is blocked, the object 30 pressed against the piezoelectric plate 10 moves to the left. Become. Object 3
The zero surface is depicted as curved, like the surface of a cylinder to be rotated, but the surface may be flat if linear movement is desired.

【0066】電極14及び20に電圧が印加され電極1
6及び18が浮いたままである(又は、あまり好ましく
はないが接地されている)図5に示された励起の例につ
いては、Dyのモードは同一であるが、Dxのモードは位
相が逆であり、右方向への移動を生じさせる。
When a voltage is applied to the electrodes 14 and 20, the electrode 1
For the excitation example shown in FIG. 5 where 6 and 18 are left floating (or less preferably grounded), the modes of Dy are the same, while the modes of Dx are in opposite phase. Yes, causing movement to the right.

【0067】本発明の好ましい実施例では、圧電プレー
ト10は、固定された1対の支持体32及び34と2個
のバネ付きの(spring loaded supports)支持体36及
び38とにより、動きが阻止されている。支持体32〜
38は、圧電プレート10と、x方向の移動が0の位置
においてそのセラミックの1対の長辺40及び42に沿
って接している。これらの支持体はy方向にスライドす
るように設計されている。
In the preferred embodiment of the present invention, the piezoelectric plate 10 is prevented from moving by a fixed pair of supports 32 and 34 and two spring loaded supports 36 and 38. Have been. Support 32 ~
Reference numeral 38 contacts the piezoelectric plate 10 along a pair of long sides 40 and 42 of the ceramic at a position where the movement in the x direction is zero. These supports are designed to slide in the y-direction.

【0068】このようにバネが取り付けられているの
は、磨耗の効果(effect of wear)を低減し、圧電プレ
ートを或る程度衝撃から保護(a degree of shock prot
ection)するためである。
The mounting of the spring in this manner reduces the effect of wear and protects the piezoelectric plate from a certain degree of impact (a degree of shock prot.).
ection).

【0069】バネ付きの支持体44は、好ましくは短辺
28の反対側の圧電プレート10の第2の短辺43の中
央部に押し付けられる。支持体44はセラミック26と
物体30との間に圧力を与え、これにより、セラミック
26の動きが物体30に伝達される。バネ付き支持体4
4は圧電プレート10が励起される周波数の1周期より
も十分に長い応答時間を有している、ということに注意
すべきである。したがって、物体30に与えられる動き
の方向と反対にセラミック26が動いているときには、
物体30に押し付けられているセラミック26の表面
は、実際にはその周期の一部の期間だけ物体から離れて
いく。
The spring-loaded support 44 is preferably pressed against the center of the second short side 43 of the piezoelectric plate 10 opposite the short side 28. The support 44 applies pressure between the ceramic 26 and the object 30, whereby the movement of the ceramic 26 is transmitted to the object 30. Support 4 with spring
It should be noted that 4 has a response time sufficiently longer than one period of the frequency at which the piezoelectric plate 10 is excited. Therefore, when the ceramic 26 is moving in the opposite direction of the movement given to the object 30,
The surface of the ceramic 26 pressed against the object 30 actually leaves the object for only part of its period.

【0070】本発明の好ましい実施例では、バネ付き支
持体36、38及び44は、中身の詰まった堅いゴム製
の円柱体(バネ)であって、好ましくは約60のショア
ーAの硬度(a Shore A hardness of about 60)を持
つ、好ましくはシリコン・ゴム製のものである。実際
に、このような「バネ」は、Oリング(例えばパーカ-
ハニフィン(Parker-Hannifin)により市場に提供されて
いるもの)の一部を切断して所望のサイズにすることに
より製造することができる。好ましくは、そのバネの共
振モードは、使用される圧電プレートの共振モードから
は遠く離れているべきである。本発明の好ましい実施例
では、球状又は半球状の堅い部品(element)がそのバ
ネ部品(spring element)とセラミックとの間に配置さ
れる。
In a preferred embodiment of the invention, the spring-loaded supports 36, 38 and 44 are solid, rigid rubber cylinders (springs), preferably having a Shore A hardness (a) of about 60. It has a Shore A hardness of about 60) and is preferably made of silicone rubber. In fact, such "springs" are typically O-rings (such as Parker-
It can be manufactured by cutting a portion of Hannifin (provided by the marketer by Parker-Hannifin) into a desired size. Preferably, the resonance mode of the spring should be far from the resonance mode of the piezoelectric plate used. In a preferred embodiment of the invention, a spherical or hemispherical rigid element is arranged between the spring element and the ceramic.

【0071】本発明の好ましい実施例では、圧電プレー
ト10の寸法は、モーガン・マトロック社(Morgan Mat
roc Inc.)によって製造されたPZT圧電材料を使用し
た場合、2mmと5mmの間の厚みを有する30mm×7.7mmの大
きさである。この例に対し、所望の速度、物体30の重
さ(及び/又はバネ44の圧力)、及び要求される力
(power)に応じて、圧電プレート10を励起するため
に30〜500ボルトの交流を使用することができる。この
ような装置は、20〜100kHz の範囲内の周波数で動作
し、10ナノメータ(nm)の範囲内の最小ステップサイズ
(a minimum step size)を有し、約15〜350mm/sec(又は
それ以上)の最大速度を有する。これらは、公称の範囲
に過ぎず、圧電プレート10として使用される材料、寸
法、選択される共振モード、及びその他の要因に応じて
変化する。
In the preferred embodiment of the present invention, the dimensions of the piezoelectric plate 10 are determined by Morgan Matlock.
Using a PZT piezoelectric material manufactured by Roc Inc.), it measures 30 mm × 7.7 mm with a thickness between 2 mm and 5 mm. For this example, depending on the desired speed, the weight of the object 30 (and / or the pressure of the spring 44), and the required power, 30-500 volts AC to excite the piezoelectric plate 10 Can be used. Such devices operate at frequencies in the range of 20-100 kHz and have a minimum step size in the range of 10 nanometers (nm).
(a minimum step size) and a maximum speed of about 15-350 mm / sec (or more). These are only nominal ranges and will vary depending on the material used for the piezoelectric plate 10, the dimensions, the resonance mode selected, and other factors.

【0072】実際には、より大きい寸法のセラミックは
20mmと80mmの間とすることができ、より小さい寸法のも
のは3mmと20mmの間とすることができる。例えば、極め
て長く薄い装置(例えば、3mm×80mm)は極めて高速度
のモータとなるであろう。
In practice, larger sized ceramics
It can be between 20mm and 80mm, smaller ones can be between 3mm and 20mm. For example, very long and thin devices (eg, 3mm x 80mm) will result in very high speed motors.

【0073】物体30に対して付勢される圧電プレート
10の短辺28に取り付けられたスペーサ26を用いる
ことにより、与えられたサイズのマイクロモータから出
る力が、スペーサが取り付けられていない同一サイズの
マイクロモータに比べて増大する。スペーサが取り付け
られていない場合には、短辺28が直接物体30に作用
する(engage)。この力の増大は、励起中に圧電プレー
ト内で生成される共振モードのエネルギがスペーサに集
中することによる結果である。
By using the spacer 26 attached to the short side 28 of the piezoelectric plate 10 which is urged against the object 30, the force generated from the micromotor of a given size is reduced to the same size without the spacer attached. Increase compared to the micromotor of the first embodiment. If no spacer is installed, the short side 28 directly engages the object 30. This increase in force is the result of the resonance mode energy generated in the piezoelectric plate during excitation being concentrated on the spacer.

【0074】好ましくは、スペーサ26はシステムの共
振モードに影響を与えるべきではない。また、所与のエ
ネルギー出力(power output)に対しx方向の運動につ
いて可能な最大振幅を達成することが望ましい。これら
の目標は極端に薄いスペーサを使用することにより達成
されるかもしれない。しかし、共振周波数の点から薄く
したスペーサは、しばしば薄すぎるため、とうてい実際
的でない。本発明の好ましい実施例による、より実際的
な解決策は、そのスペーサにおける共振モードの2/2、3
/2又は4/2波長にほとんど等しい長さのスペーサを利用
することである。スペーサ26は99%のアルミニウムに
よって製造される。前記セラミックとこのスペーサとの
材料の相違のため、スペーサの共振モードの1/2波長
は、同一周波数のセラミックにおける1/2波長よりもほ
ぼ3倍短い(ほぼ1/3の長さである)。実際には、約4〜
5mmの長さを有するセラミック製スペーサが適当である
ことが判明している。
Preferably, spacer 26 should not affect the resonant mode of the system. It is also desirable to achieve the maximum possible amplitude for motion in the x direction for a given power output. These goals may be achieved by using extremely thin spacers. However, spacers that are thinned in terms of resonance frequency are often impractical because they are often too thin. A more practical solution according to the preferred embodiment of the present invention is to use 2/2, 3
The use of a spacer having a length almost equal to the / 2 or 4/2 wavelength. Spacer 26 is made of 99% aluminum. Due to the material difference between the ceramic and the spacer, the half-wavelength of the resonance mode of the spacer is almost three times shorter (about one-third the length) than the half-wavelength of the same frequency ceramic. . In fact, about 4 to
A ceramic spacer having a length of 5 mm has been found to be suitable.

【0075】図1〜図6と関連づけて上記で説明された
実施例において、図1における圧電プレート10は、そ
の圧電プレートの共振に近い周波数の交流電圧によって
励起される。図7及び8に描かれた方法では、パルス状
の単一極性の電圧(a pulsedunipolar voltage)によって
励起される。本発明による、このパルス状の励起の実施
例において、電極14、16、18及び20は、図1の
実施例におけるような固定された方法で接続されている
わけではなく、以下において説明するように、要求され
る最小ステップに応じて、異なる方法で接続される。
In the embodiment described above in connection with FIGS. 1 to 6, the piezoelectric plate 10 in FIG. 1 is excited by an alternating voltage at a frequency close to the resonance of the piezoelectric plate. In the method depicted in FIGS. 7 and 8, excitation is by a pulsed unipolar voltage. In this pulsed excitation embodiment according to the present invention, the electrodes 14, 16, 18 and 20 are not connected in a fixed manner as in the embodiment of FIG. 1, but will be described below. Are connected in different ways, depending on the minimum steps required.

【0076】パルスによる方法の動作原理は図7に示さ
れている。この図において、圧電プレート10の第2面
上の電極を基準として、電極14及び18は正の直流電
圧によって励起され、電極16及び20は負の直流電圧
によって励起される。この励起の下で、圧電プレート1
0の左側10が右側よりも長くなり(図7では非常に誇
張されて描かれている)、セラミック26が右方向に移
動する。当然ながら、電圧が印加されなくなると、この
セラミックは元の位置に戻る。
The principle of operation of the pulse method is shown in FIG. In this figure, electrodes 14 and 18 are excited by a positive DC voltage and electrodes 16 and 20 are excited by a negative DC voltage with respect to the electrodes on the second surface of piezoelectric plate 10. Under this excitation, the piezoelectric plate 1
The left side 10 of 0 is longer than the right side (highly exaggerated in FIG. 7) and the ceramic 26 moves to the right. Of course, when no voltage is applied, the ceramic returns to its original position.

【0077】しかし、非対称の電圧パルス、例えば図8
に示されているような電圧パルスが電極に印加される
と、ゼロに戻る間において、物体はセラミック26によ
ってその出発位置まで戻ることはない、ということを本
願発明者は見出している。好ましくは、このパルスの立
ち下がり時間が立ち上がり時間よりも少なくとも4倍長
くなるようにすべきである。パルス全体の時間(a total
pulse time)は10〜50ミリセカンドであるのが好ましい
が、正確な時間は、圧電プレートによって動かされる質
量及びバネ44の力に依存する。実験では、1マイクロ
セカンドの立ち上がり時間と15ミリセカンドの立ち下が
り時間とにより、優れた結果が得られている。この例の
最小ステップは、パルス電圧に依存し、30〜100ボルト
のピーク電圧に対して2〜6nmに変化し得るものであり、
より大きい質量に対しては慣性が増大するため最小ステ
ップが大きくなる。このモードは、一般に、大きな動き
には使用されないが、移動させる対象物体の最終段階の
配置には有用である。励起の極性を逆にするか、又は、
立ち上がり時間を長くして立ち下がり時間を短くする
と、反対の方向に移動することになる。このモードにお
ける物体の動作はよく理解されているわけではないが、
極端に小さい最小ステップを実現することができる。
However, an asymmetric voltage pulse, for example FIG.
The present inventor has found that when a voltage pulse such as that shown in Figure 2 is applied to the electrode, the object will not return to its starting position by the ceramic 26 while returning to zero. Preferably, the fall time of this pulse should be at least four times longer than the rise time. The total pulse time (a total
The pulse time is preferably between 10 and 50 milliseconds, but the exact time depends on the mass moved by the piezoelectric plate and the force of the spring 44. In the experiments, excellent results have been obtained with a rise time of 1 microsecond and a fall time of 15 milliseconds. The minimum step in this example depends on the pulse voltage and can vary from 2 to 6 nm for a peak voltage of 30 to 100 volts,
For larger masses, the minimum step is increased due to increased inertia. This mode is not generally used for large movements, but is useful for the final stage placement of the object to be moved. Reverse the polarity of the excitation, or
Increasing the rise time and decreasing the fall time results in movement in the opposite direction. The behavior of objects in this mode is not well understood,
Extremely small minimum steps can be realized.

【0078】上記の代わりに、一方の電極対のみに電圧
を印加し(electrified)、他方の電極対は接地するか
又は浮かせておく。
Alternatively, a voltage is applied to only one electrode pair, while the other electrode pair is grounded or left floating.

【0079】モータがパルス状に動作する代替の実施例
では、電極14及び16に同一の電圧が印加され、電極
18及び20には反対の極性の電圧が印加される(又は
接地され、又は浮いたままにされる)。このような電圧
印加(electrification)によっても、極めて小さい移
動が行われることになる。
In an alternative embodiment where the motor operates in a pulsed fashion, the same voltage is applied to electrodes 14 and 16 and voltages of opposite polarity are applied to electrodes 18 and 20 (or are grounded or floating). Left behind). Such a voltage application (electrification) also causes a very small movement.

【0080】このようなパルス状の電圧によって電極を
励起する他の例により、別の最小ステップ値が得られ
る。例えば、電極14を正のパルスで励起し、電極16
を負のパルスで励起すると(一方、電極18及び20は
接地されるか、又は浮いたままとされる)、約2〜5nmの
最小ステップが得られる。電極18及び20をそれぞれ
正及び負のパルスで励起することにより(一方、好まし
くは電極14及び16は浮いたままとする)、5〜8nmの
最小ステップが得られる。電極14及び18に一方の極
性のパルスが印加され、電極20にはその反対の極性の
パルスが印加されたときは(電極16は浮いている)、
同じような値の最小ステップが得られる。代替の例とし
て、上記において浮いているとされた電極を接地するこ
とができるが、この場合は、効率が低下することにな
る。
Another example of exciting the electrode with such a pulsed voltage provides another minimum step value. For example, the electrode 14 is excited by a positive pulse, and the electrode 16 is excited.
Is excited with a negative pulse (while electrodes 18 and 20 are grounded or left floating), a minimum step of about 2-5 nm is obtained. By exciting electrodes 18 and 20 with positive and negative pulses, respectively (while preferably electrodes 14 and 16 are left floating), a minimum step of 5-8 nm is obtained. When a pulse of one polarity is applied to electrodes 14 and 18 and a pulse of the opposite polarity is applied to electrode 20 (electrode 16 is floating),
A minimum value of similar value is obtained. As an alternative, the above-identified floating electrode could be grounded, but this would reduce efficiency.

【0081】特に有用な差動モードにおいては、2つの
電極14及び20には正のパルスが印加される一方、2
つの電極16及び18は接地され、フロート状態にし、
もしくは負のパルスが印加される。このモードにおいて
は、非常に小さい最小の動きを、0.1乃至2nmの範
囲で達成することができる。対角方向の電極には、同一
又は異なった振幅の電圧のパルスを印加してもよい。
In a particularly useful differential mode, a positive pulse is applied to the two electrodes 14 and 20 while
The two electrodes 16 and 18 are grounded and floated,
Alternatively, a negative pulse is applied. In this mode, very small minimal movements can be achieved in the range of 0.1 to 2 nm. Pulses of voltages of the same or different amplitudes may be applied to the diagonal electrodes.

【0082】パルス電圧による励起は、好ましくは図8
に図示された形状を有して利用され、例えば、各電極が
分離されて励起可能である、上述されたSU69349
4号の形状のような従来技術の形状に印加されるときに
また有用である。
Excitation by a pulse voltage is preferably performed as shown in FIG.
SU69349, described above, for example, wherein each electrode is separate and excitable.
It is also useful when applied to prior art shapes such as the No. 4 shape.

【0083】本発明に係るモータの好ましい実施例にお
いては、圧電プレート10は、まず、高速の動きを目標
の位置の近傍に生成するように、図1乃至図6を参照し
て説明したようにある交流電圧によって励起され、次い
で、図7及び図8を参照して上述したようなパルス電圧
によって励起される。このような励起のための装置構成
を含むモータシステムの好ましい一実施例が、図9にお
いてブロック図の形式で図示されている。
In the preferred embodiment of the motor according to the present invention, the piezoelectric plate 10 first generates a high-speed movement near the target position, as described with reference to FIGS. It is excited by an AC voltage and then by a pulse voltage as described above with reference to FIGS. One preferred embodiment of the motor system including the arrangement for such excitation is shown in block diagram form in FIG.

【0084】図9に示すように、コントロールシステム
50は、例えば、それぞれ電圧調節された1対のレギュ
レータ電源54及び56に対してエネルギーを印加する
ことと、4個のスイッチ/変調器回路58,60,62
及び64とを制御するマイクロコントローラ52である
コントローラを備える。スイッチ/変調器回路の各々は
電極14,16,18又は20の1つに接続される。第
2の面上の電極は、好ましくは同調用インダクタ66を
介して接地される。
As shown in FIG. 9, the control system 50 includes, for example, applying energy to a pair of regulated voltage regulator power supplies 54 and 56, and four switch / modulator circuits 58, 58, respectively. 60,62
, 64 and a microcontroller 52 that controls Each of the switch / modulator circuits is connected to one of the electrodes 14, 16, 18 or 20. The electrodes on the second side are preferably grounded via tuning inductor 66.

【0085】マイクロコントローラ52は好ましくは、
物体30の位置を示しかつマイクロコントローラ52へ
のフィードバックを提供する位置指示器(又は位置検出
器)68からの位置信号を受信する。マイクロコントロ
ーラ52はまた好ましくは、位置(又は動き)を受信
し、さらにオプショナルでユーザインターフェース70
からの速度コマンドを受信する。
The microcontroller 52 is preferably
A position signal is received from a position indicator (or position detector) 68 that indicates the position of the object 30 and provides feedback to the microcontroller 52. The microcontroller 52 also preferably receives the position (or movement), and optionally the user interface 70
Receive speed command from

【0086】動作中において、マイクロコントローラ5
2は、ユーザインターフェース70からの位置コマンド
を受信し、それを位置指示器68によって指示される実
際の位置と比較する。もしコマンドが移動コマンドであ
れば、その位置はただ後の比較のために記憶(記録)す
る。
In operation, the microcontroller 5
2 receives the position command from the user interface 70 and compares it with the actual position indicated by the position indicator 68. If the command is a move command, its position is stored for later comparison.

【0087】マイクロコントローラ52は、必要とされ
る動きの量を記憶し、予め決められた最適化基準に基づ
いて、交流モード又はパルスモードが適当であるか、そ
して、ほとんどの物体が移動する方向はどちらの方向で
あるかを決定する。複数の適当な信号は、圧電プレート
10が上述のように適当な励起形状で動作するように、
それらの信号が各電極に対して交流電圧又はパルス電圧
のいずれか(もしくは、無電圧又は接地電圧)を生成し
て印加されるように、スイッチ/変調器回路に出力す
る。移動すべき距離の中で残っている距離は適当なレベ
ル以下に減少され、マイクロコントローラ52は図7及
び図8を参照して上述した、適当なパルス励起を利用す
る高解像度低速度モードに切り換える。位置の高い正確
さが所望されるときに、励起様式における幾つかの変形
を適宜行ってもよい。物体30が目標の位置に到達した
ときに、複数の電極の励起は終了される。
The microcontroller 52 stores the amount of motion required, based on predetermined optimization criteria, whether the AC or pulse mode is appropriate, and the direction in which most objects are moving. Determines which direction it is. A plurality of suitable signals are provided such that the piezoelectric plate 10 operates in a suitable excitation configuration as described above.
The signals are output to the switch / modulator circuit such that either an AC voltage or a pulse voltage (or no voltage or ground voltage) is generated and applied to each electrode. The remaining distance to be moved is reduced below the appropriate level, and the microcontroller 52 switches to the high resolution low speed mode utilizing appropriate pulse excitation as described above with reference to FIGS. . Some variation in the excitation mode may be made as appropriate when high positional accuracy is desired. When the object 30 reaches the target position, the excitation of the plurality of electrodes is terminated.

【0088】圧電プレート10の電気的な共振とそれに
接続される配線とを、圧電プレート10の機械的な共振
と同一の周波数に同調させるためにインダクタ66が用
いられる。電気回路は、圧電プレート10の第1と第2
の面上の複数の電極によって形成された静電容量のほと
んどからなるので、この静電容量を“同調外に設定し”
かつ当該システムの効率を改善するために、例えばイン
ダクタ66のようなインダクタを付加することが適当で
ある。
An inductor 66 is used to tune the electric resonance of the piezoelectric plate 10 and the wiring connected thereto to the same frequency as the mechanical resonance of the piezoelectric plate 10. The electric circuit includes the first and second piezoelectric plates 10.
Because most of the capacitance formed by the multiple electrodes on the surface of the surface is "set out of tune"
And to improve the efficiency of the system, it is appropriate to add an inductor, for example inductor 66.

【0089】当該システムの動きの制御は閉ループシス
テムについて説明してきたが、より低い正確さでの開ル
ープ動作も可能である。閉ループ動作に対しては、当該
システムは約0.5nmよりも良い正確さを達成するこ
とができると信じる。開ループ動作に対しては、動きの
量はかなり正確に評価検出することができ、位置は動き
の全体の量の約0.1%乃至1%以内に制御することが
できる。
Although the control of the movement of the system has been described for a closed loop system, open loop operation with lower accuracy is also possible. For closed loop operation, we believe that the system can achieve accuracy better than about 0.5 nm. For open loop operation, the amount of motion can be estimated fairly accurately, and the position can be controlled to within about 0.1% to 1% of the total amount of motion.

【0090】本発明の好ましい実施例によれば、所望の
共振モード以外の共振モードを抑制することによってマ
イクロモータの能力を増加させるために少なくともひと
つの拘束部材(constraining member)が使用される。
図32は2つの拘束部材が使用された形態を示し、図3
3は、実寸法からの外れを強調して示した所望モードに
関するセラミック10を示す図32と同様に、ある形態
を示している。圧電プレート10の輪郭にきつく備わり
取り付けられた拘束部材300,302は、糸もしくは
ワイヤにて作成可能であり、上記圧電プレートに接着可
能である。又、部材300.302は、プラスチックも
しくは金属成形を含むこともできる。部材300.30
2は、動作の所望モードに関するX方向において寸法変
化が0である点、即ち、セラミック10の長さのほぼ1
/6及びほぼ5/6の位置に好ましくは位置する。他の
モードではそれらの位置の一若しくは両方にて寸法変化
を有し、それによって抑制される。そのような形態にお
いて、スペーサ26の運動幅(motion amplitude)は拘
束部材を有しないマイクロモータにおいて同じ入力電力
にて得られる運動幅に比較して30%に達することによ
り増加可能である。又、符号300若しくは符号302
のいずれか一方のみの拘束部材が使用される。
According to a preferred embodiment of the present invention, at least one constraining member is used to increase the performance of the micromotor by suppressing resonance modes other than the desired resonance mode.
FIG. 32 shows a configuration in which two restraining members are used, and FIG.
3 shows a form similar to FIG. 32, which shows the ceramic 10 for the desired mode with emphasis on departure from actual dimensions. The restraining members 300 and 302 tightly attached to the contour of the piezoelectric plate 10 can be made of thread or wire, and can be bonded to the piezoelectric plate. The members 300.302 can also include plastic or metal moldings. Member 300.30
2 is a point where the dimensional change is 0 in the X direction relating to the desired mode of operation, that is, approximately 1
/ 6 and approximately 5/6. Other modes have dimensional changes at one or both of their locations and are thereby suppressed. In such a configuration, the motion amplitude of the spacer 26 can be increased by reaching 30% compared to the motion amplitude obtained with the same input power in a micromotor without a constraining member. Reference numeral 300 or reference numeral 302
Only one of the constraint members is used.

【0091】本発明の好ましい実施例において、図34
に示すように、上記マイクロモータの出力を増加し上記
スペーサに押圧される物体の動作を円滑にするため、固
定アーム310がスペーサ軸受け端(bearing edge)に
対する圧電プレート10の短絡端(short edge)に取り
付けられる。アーム310は、好ましくは圧電プレート
10の表面にほぼ平行に取り付けられ、アーム310の
一端は垂直部材314を介してセラミック10の短絡端
43に取り付けられる。物体30に押圧されて取り付け
られるスペーサ312は、スペーサ26が取り付けられ
るセラミック10の端部近傍にてアーム310の他端に
取り付けられる。
In a preferred embodiment of the present invention, FIG.
As shown in FIG. 7, in order to increase the output of the micromotor and smoothen the movement of the object pressed by the spacer, the fixed arm 310 is connected to the short edge of the piezoelectric plate 10 with respect to the spacer bearing edge. Attached to. The arm 310 is preferably mounted substantially parallel to the surface of the piezoelectric plate 10, and one end of the arm 310 is mounted to the short-circuit end 43 of the ceramic 10 via the vertical member 314. The spacer 312 pressed and attached to the object 30 is attached to the other end of the arm 310 near the end of the ceramic 10 to which the spacer 26 is attached.

【0092】図34の実施例の他の多くの好ましい形態
が存在する。そのような形態の一つにおいて、スペーサ
312は好ましくはセラミックであり、垂直部材314
は好ましくはアルミニウムにて作成される。この形態に
おいて、垂直部材314が圧電プレート10の第1面の
電極を短絡することを避けるため特別の注意を取らねば
ならない。他の形態において、垂直部材314はセラミ
ックである。上述した形態において、垂直部材314は
短絡端43の全体に沿って取り付けることができ、若し
くは短絡端43の中央部のみに例えばセラミックスペー
サによって取り付けることができる。
There are many other preferred forms of the embodiment of FIG. In one such form, the spacer 312 is preferably ceramic and the vertical member 314
Is preferably made of aluminum. In this configuration, special care must be taken to prevent the vertical member 314 from shorting the electrodes on the first surface of the piezoelectric plate 10. In another form, the vertical member 314 is ceramic. In the above-described embodiment, the vertical member 314 can be attached along the entire short-circuited end 43, or can be attached only to the central portion of the short-circuited end 43 by, for example, a ceramic spacer.

【0093】図3又は図5に示されるような形態におい
て、AC電圧による圧電プレート10の励磁(excitati
on)に関連して上述した形態の一つの利用は、図35に
示すように、スペーサ26に関してスペーサ312の位
相外れ動作(180°の位相の相違)となる。結果とし
て、物体30に働く力は2倍になり、物体30の動き
は、そのようなアームを使用しないマイクロモータに比
べよりスムースになる。
In the embodiment shown in FIG. 3 or FIG. 5, the excitation (excitati) of the piezoelectric plate 10 by the AC voltage is performed.
One use of the form described above in connection with (on) is an out-of-phase operation (180 ° phase difference) of spacer 312 with respect to spacer 26, as shown in FIG. As a result, the force acting on the object 30 is doubled and the movement of the object 30 is smoother than a micromotor without such an arm.

【0094】又、エレメント10の他の励磁(excitati
ons)及び形態は、ここに記述するように、図32から
図35に示す装置に関連して使用することができる。本
発明によるモータの好ましい実施例において、複数の圧
電プレートが上記モータの出力を増加するため、及び異
なる装置間に存在する変化(variability)を減じるた
めに形成可能である。図10に示されるそのような一つ
の形態は、くし形形態にて2つの圧電プレート10,1
0’を備える。即ち、圧電プレート10,10’により
誘発される動作方向において2つの圧電プレート10,
10’がくし形にて取り付けられる。2つの圧電プレー
トは、図9に示される制御システム50のような共通の
制御システム若しくは分離した制御システムによって駆
動可能である。明快となるように、制御システム及び電
気的接続は図10には示していない。
Further, another excitation (excitati) of the element 10 is performed.
ons) and configurations, as described herein, can be used in connection with the apparatus shown in FIGS. In a preferred embodiment of the motor according to the invention, a plurality of piezoelectric plates can be formed to increase the output of the motor and to reduce the variability existing between different devices. One such configuration, shown in FIG. 10, is that the two piezoelectric plates 10, 1 are in a comb configuration.
0 'is provided. That is, the two piezoelectric plates 10, 10 'in the direction of operation induced by the piezoelectric plates 10, 10'.
10 'is mounted in comb form. The two piezoelectric plates can be driven by a common control system such as the control system 50 shown in FIG. 9 or a separate control system. For clarity, the control system and electrical connections are not shown in FIG.

【0095】図10に示すように、圧電プレート10,
10’の中間に位置するスペーサユニット74は、上記
圧電プレートを支持し分離する。4つのスプリング付勢
サイドサポート76及び2つのスプリング付勢エンドサ
ポート78は、図1の実施例に関連して上述したような
同一の方法にて圧電プレート対を支持する。実際には、
圧電プレート10,10’は、好ましくはスペーサユニ
ット74とスプリング付勢サポート76,78の伸びに
より圧電プレートの表面に垂直に動くことが拘束され
る。このような形態が図11に示される。
As shown in FIG. 10, the piezoelectric plates 10,
A spacer unit 74 located in the middle of 10 ′ supports and separates the piezoelectric plate. Four spring-biased side supports 76 and two spring-biased end supports 78 support the piezoelectric plate pairs in the same manner as described above in connection with the embodiment of FIG. actually,
The piezo plates 10, 10 'are preferably restrained from moving perpendicular to the surface of the piezo plates by extension of the spacer unit 74 and spring biasing supports 76, 78. Such a configuration is shown in FIG.

【0096】図11は、2つのユニットと3つのユニッ
トのくし形/平行形態にて形成された6つの圧電プレー
トを示す。図示の制約のため、スプリング付勢サポート
及び圧電プレートに対する押圧スペーサユニット74の
機構は示していないが、その好ましい支持機構は図10
に示されるものである。又、他の形態である、2×4の
くし形/平行形態も有益である。
FIG. 11 shows six piezoelectric plates formed in a comb / parallel configuration of two units and three units. Due to the limitations of the illustration, the mechanism of the spring biasing support and the pressing spacer unit 74 with respect to the piezoelectric plate is not shown, but the preferred supporting mechanism is shown in FIG.
It is shown in. Other forms, 2 × 4 comb / parallel, are also useful.

【0097】本発明によるモータの好ましい実施例にお
いて、図10及び図11に示される実施例に使用される
圧電プレートはすべて同じではない。本発明のこの実施
例において、一つ若しくは複数の圧電プレートはPZT
−8(Morgan Matroc Inc.にて製造される)のような比
較的硬い材料にて作成され、一つ若しくは複数の圧電プ
レートはPZT−5H(Morgan Matroc Inc.にて製造さ
れる)のような柔らかい材料にて作成される。上記の2
つのタイプの材料は、同じx、y寸法と同じ共振(reso
nance)を有し、共振周波数が個々の圧電プレートの厚
さを調整することにより得られるように、物理的に形作
ることができる。又、両方の材料が同じ厚さにて使用す
ることもできる。そのような形態において、上記の柔ら
かい材料のブローダ(broader)Qは、硬い材料及び柔
らかい材料の両方が同じ周波数にて十分に励磁(excit
e)されることを仮定するであろう。
In the preferred embodiment of the motor according to the invention, the piezoelectric plates used in the embodiments shown in FIGS. 10 and 11 are not all the same. In this embodiment of the invention, the one or more piezoelectric plates are PZT
-8 (manufactured by Morgan Matroc Inc.), and one or more piezoelectric plates such as PZT-5H (manufactured by Morgan Matroc Inc.) Made of soft material. 2 above
Two types of materials have the same x, y dimensions and the same resonance (reso
nance) and can be physically shaped such that the resonance frequency is obtained by adjusting the thickness of the individual piezoelectric plates. Also, both materials can be used at the same thickness. In such a configuration, the soft material broader Q described above is such that both the hard and soft materials are fully excited at the same frequency.
e) would assume that

【0098】上記柔らかい圧電プレートが帯電されると
き、共振幅がDx及びDyの両方において大きくなり、
セラミック26が物体に接触する期間の部分(時間)が
上記硬い圧電プレートに関するよりも大きくなる。しか
しながら、この性質により、柔らかい圧電プレートが作
用する原動力量は低くなり、動作のむらも低くなる。
When the soft piezoelectric plate is charged, the resonance width increases in both Dx and Dy,
The portion (time) during which the ceramic 26 contacts the object is greater than for the rigid piezoelectric plate. However, due to this property, the driving force acting on the soft piezoelectric plate is reduced, and the operation unevenness is also reduced.

【0099】先のパラグラフにて記述したように両方の
タイプの圧電プレートが使用される、本発明の好ましい
実施例において、硬い圧電プレートは静止摩擦及び他の
慣性力を抑える能力があり、柔らかい圧電プレートは、
硬い圧電プレートのみが使用される場合よりもスムース
な停止、起動にてよりスムースな、より正確な動作を付
与する能力がある。
In a preferred embodiment of the present invention, where both types of piezoelectric plates are used, as described in the preceding paragraph, a rigid piezoelectric plate has the ability to reduce traction and other inertial forces and a soft piezoelectric plate. The plate is
There is the ability to provide a smoother and more accurate movement on smooth stop and start than when only a stiff piezoelectric plate is used.

【0100】本発明の好ましい実施例において、2つの
タイプのセラミックは、互いに位相外れ(180°の位
相差)を起こす。この場合、2つのタイプのセラミック
は、本質的に独立した方法(励磁サイクル(excitation
cycle)の異なる部分にて)で動作し、2つのタイプの
圧電プレートの異なる動作のため最小の摩擦となる。本
発明の好ましい実施例において、位相の逆転は2つのセ
ラミックにて極性化方向を逆にしたセラミックを使用す
ることで達成される。又、位相外れした電圧を印加する
こともできる。上記セラミックの逆位相動作はまた、同
一特性の2つの圧電プレートが使用されるときにも有益
である。
In a preferred embodiment of the present invention, the two types of ceramic are out of phase with each other (180 ° out of phase). In this case, the two types of ceramics are essentially independent of each other (excitation cycle).
at different parts of the cycle), resulting in minimal friction due to the different movements of the two types of piezoelectric plates. In a preferred embodiment of the present invention, phase reversal is achieved by using two ceramics with reversed polarization directions. Also, a voltage out of phase can be applied. The anti-phase operation of the ceramic is also beneficial when two piezoelectric plates of the same characteristics are used.

【0101】本発明のすべての有利な点を有するX−Y
運動も可能である。X−Y運動を生じる一つの形態が図
12に示される。一体式のX形状セクション90は、圧
電セラミック材料で形成され、上記セクションの大きな
平坦な内面に形成された前及び後電極を有する。図示さ
れていない(及び完全に若しくは部分的に示される面に
対する)上記内面には、全面に配置された単一電極が設
けられる。それらの単一電極は、接地され(若しくはシ
ステム電力共同帰線に接続される)、本発明の好ましい
実施例によれば、示される上記電極は上述した機構に従
い活性化される。そのようなデバイスでX−Yテーブル
を構成することは、図1及び図11に従い上述したよう
に上記セラミックを保持し、セラミック26に接触する
平坦なテーブルを加えることのみが要求される。同一の
若しくは異なるセラミックの複数のX形状セクション9
0は、図10及び図11に関して上述したような平行−
くし形形態において使用可能である。
XY having all the advantages of the present invention
Exercise is also possible. One form of producing XY motion is shown in FIG. The integral X-shaped section 90 is formed of a piezoceramic material and has front and rear electrodes formed on the large flat inner surfaces of the section. The inner surface, not shown (and with respect to the surface shown completely or partially), is provided with a single electrode arranged over the entire surface. Those single electrodes are grounded (or connected to the system power common return) and, according to a preferred embodiment of the invention, the electrodes shown are activated according to the mechanism described above. Configuring an XY table with such a device only requires the addition of a flat table that holds the ceramic and contacts the ceramic 26 as described above with reference to FIGS. Multiple X-shaped sections 9 of the same or different ceramics
0 is a parallel-as described above with respect to FIGS.
It can be used in comb form.

【0102】図13は第2の形態を示しており、この形
態は、図1〜5に示したような圧電プレートが2つ一体
に固着されたものであり、一端でのX方向の運動および
他端でのY方向の運動を達成する。
FIG. 13 shows a second embodiment, in which two piezoelectric plates as shown in FIGS. 1 to 5 are integrally fixed, and the movement in the X direction at one end and Achieve movement in the Y direction at the other end.

【0103】図13の形態を使用し、かつ、本願発明の
好ましい実施例として構成されたX−Yテーブル100
は、図14に単純化された形で図示されている。テーブ
ル100は、固定されたベース102およびトップ10
4の間に挟まれた図13の形態中に2つの圧電プレート
10からなるものであり、支持体106,108,11
0,112,114および116,118および120
が、図1〜5の支持体32,34,36および38に、
形および機能において同一である。支持体106〜12
0のすべては定着物(明確には表示されていない)に一
体に設けられているが、ベース102には取り付けられ
ていない。しかしながら、定着物とベース102との間
をX方向(矢印122で示す)にスライド移動すること
が許されるスライダーが設けられることが好ましく、か
つ、定着物に取り付けられている。
An XY table 100 using the configuration of FIG. 13 and constructed as a preferred embodiment of the present invention.
Is shown in simplified form in FIG. The table 100 has a fixed base 102 and a top 10
13 and two piezoelectric plates 10 sandwiched between the support members 106, 108, 11
0, 112, 114 and 116, 118 and 120
Are added to the supports 32, 34, 36 and 38 of FIGS.
Identical in shape and function. Supports 106 to 12
All zeros are provided integrally with the fuser (not explicitly shown), but are not attached to the base 102. However, it is preferable to provide a slider that is allowed to slide between the fixed material and the base 102 in the X direction (indicated by the arrow 122), and is attached to the fixed material.

【0104】一組のスライダー124,126および1
28は、矢印130で示したY方向に定着物についてト
ップ104の動作を許すように設けられている。スライ
ダー124〜128は定着物に取り付けられることが好
ましい。
A set of sliders 124, 126 and 1
Reference numeral 28 is provided to allow the top 104 to move with respect to the fixed material in the Y direction indicated by the arrow 130. The sliders 124 to 128 are preferably attached to the fixing material.

【0105】要するに、定着物は、上下の圧電プレート
10およびスライダー用支持体を有しており、前記スラ
イダーはベース102に対してX方向に定着物、およ
び、この定着物に対してY方向にトップ104のスライ
ド移動を許すものである。
In short, the fixed material has upper and lower piezoelectric plates 10 and a support for a slider, and the slider is fixed to the base 102 in the X direction and to the fixed material in the Y direction. The slide movement of the top 104 is allowed.

【0106】使用中、下方側の圧電プレートの励起は、
それをX方向に移動させる。トップ104は定着物に対
してX方向に移動することを前記定着物に規制されてい
るので、トップ104はX方向に定着物と同様に同じ量
だけ移動する。したがって、下方側の圧電プレートの励
起はトップ104のX運動を生じさせる。上方側の圧電
プレートが励起された場合、トップ104は定着物に対
してY方向に移動する。定着物はベースに対してY方向
にいくらか移動するように規制されているので、トップ
104はベース102に対して移動する。。
In use, the excitation of the lower piezoelectric plate is:
Move it in the X direction. Since the top 104 is restricted from moving in the X direction with respect to the fixed material by the fixed material, the top 104 moves in the X direction by the same amount as the fixed material. Thus, the excitation of the lower piezoelectric plate causes an X-motion of the top 104. When the upper piezoelectric plate is excited, the top 104 moves in the Y direction with respect to the fixing material. The top 104 moves with respect to the base 102 because the fixed matter is regulated to move somewhat in the Y direction with respect to the base. .

【0107】上方および下方の圧電プレートを選択的に
励起することがベース102に対してトップ104のX
−Y動作を生じさせ、図1〜図11の実施例について上
で示した直線運動に関する実施例のすべての利点を有し
ている。圧電プレートの一つだけを励起すると、一方向
だけの運動が生じる。
The selective excitation of the upper and lower piezo plates is accomplished by the X of the top 104 relative to the base 102.
-Y operation, which has all the advantages of the linear motion embodiment shown above for the embodiment of FIGS. Exciting only one of the piezoelectric plates causes movement in only one direction.

【0108】X,Y,Z運動、X,Y,Θ運動、また
は、直角でない複数の軸に沿う運動方向に略述した原理
を使用することは可能であり、各軸に沿って運動させる
ために異なるセラミックを設けてもよい。
It is possible to use the principles outlined for X, Y, Z motion, X, Y, Θ motion, or motion directions along a plurality of non-perpendicular axes. May be provided with different ceramics.

【0109】さらに、異なる又は同一の部品からなる圧
電プレートの2個縦列および直列配置は、図10および
図11を参照することにより、直線運動装置に関する2
個縦列配置のように、前述と同様な利用を生じさせる。
Further, two tandem and series arrangements of piezoelectric plates of different or identical parts are described with reference to FIG. 10 and FIG.
As in the case of the individual column arrangement, the same utilization as described above is caused.

【0110】回転運動を達成するために本願発明にかか
る圧電プレートの使用が図15に示されており、図10
で示されたと同様な圧電プレート150の2個縦列形態
が、シリンダー152に沿うように、かつ、シリンダー
152を回転するように適用されている。このような形
態により、セラミックスペーサ26の表面はシリンダー
152の表面に沿う凹面形状を有していることが好まし
い。図1〜5に示したと同様の単一圧電プレート、また
は、環状に配置された圧電プレートのいくつかは形態1
50の代わりにも使用できる。
The use of a piezoelectric plate according to the invention to achieve a rotational movement is illustrated in FIG.
A two-row configuration of piezoelectric plates 150 similar to that shown at is applied along cylinder 152 and to rotate cylinder 152. With such a form, the surface of the ceramic spacer 26 preferably has a concave shape along the surface of the cylinder 152. A single piezoelectric plate similar to that shown in FIGS. 1-5, or some of the annularly arranged piezoelectric plates
It can be used instead of 50.

【0111】球体の円運動および3次元位置決めが必要
な場合、図15のような形態は、球体を回転させ、か
つ、位置決めするために形態150と同様、3つの直交
するように配置されたセラミック組成物を設けることよ
り、修正して使用される。もし、回転だけ(そして、3
次元の位置決めが必要でない)が必要な場合、2つの直
交する駆動部で十分である。この実施例では、セラミッ
ク26の外表面が球体の表面に沿うように形成されてい
る。
When the circular movement and three-dimensional positioning of the sphere are required, the configuration as shown in FIG. 15 is similar to the configuration 150 for rotating and positioning the sphere, in which three orthogonally arranged ceramics are arranged. By providing the composition, it is used after being modified. If only rotation (and 3
(No dimensional positioning is required), two orthogonal drives are sufficient. In this embodiment, the outer surface of the ceramic 26 is formed along the surface of the sphere.

【0112】本願発明を使用する場合、速度,正確さ,
駆動力の組み合わせ改良することは可能である。単一セ
ラミックパッド26だけを使用することにより、過大な
力が必要とされるクラッキングのための先行技術以上
に、物体30に対してセラミックを押すため、より大き
な力を用いることができる。2個縦列のセラミックの使
用は意外に駆動力および速度の増大をもたらす。一般
に、より高い速度およびより大きな駆動力のいずれも
が、本願発明では同一体積の圧電プレートで同時に達成
できる。
When using the present invention, speed, accuracy,
It is possible to improve the combination of driving forces. By using only a single ceramic pad 26, greater force can be used to push the ceramic against the object 30 than in the prior art for cracking where excessive force is required. The use of two tandem ceramics unexpectedly results in increased driving force and speed. In general, both higher speeds and higher driving forces can be achieved simultaneously with the same volume of piezoelectric plate in the present invention.

【0113】また、本願発明は、前述の実施例において
図示された長方形状の電極が使用されている場合、運動
は完全な直線ではなく、すなわち、セラミック26の運
動の回転特性のため、セラミックの一部分だけが動作中
の物体30に接触することが分かる。14′,16′,
18′および20′が前述の図で示された直線化バージ
ョンのきっちりとしていない電極である場合には、例え
ば、図16に示すように電極を切削することによって改
良できる。図16には正弦変化が示されているが、他の
電極形状もまた装置が直線化するように改良することが
可能である
Also, the present invention is based on the fact that when the rectangular electrodes shown in the previous embodiment are used, the movement is not perfectly straight, ie, due to the rotational characteristics of the movement of the ceramic 26, the ceramic 26 It can be seen that only a portion contacts the moving object 30. 14 ', 16',
If 18 'and 20' are non-rigid electrodes of the straightened version shown in the previous figure, this can be improved, for example, by cutting the electrodes as shown in FIG. Although the sinusoidal change is shown in FIG. 16, other electrode shapes can also be modified to straighten the device.

【0114】本発明の好ましい実施例として、図36に
一例が挙げられ、複数の圧電プレートを含む配置は、X
軸に沿って反対方向に物体30の運動を対称運動とする
ために用いられる。この配置が、実質的に使用される場
合、同一の力および振幅をXおよび−X方向に適用でき
る。図36で示された配置は、図36で示されたX,Y
方向によって形成されるX−Y平面で同一方向に方向づ
けされている2つの平行な圧電プレート10,10′を
有している
FIG. 36 shows an example of a preferred embodiment of the present invention.
It is used to make the movement of the object 30 symmetrical in the opposite direction along the axis. If this arrangement is used substantially, the same forces and amplitudes can be applied in the X and -X directions. The arrangement shown in FIG. 36 corresponds to the X, Y shown in FIG.
It has two parallel piezoelectric plates 10, 10 'oriented in the same direction in the XY plane defined by the directions.

【0115】図36に示すように、圧電プレート10,
10′のそれぞれは、一対の固定支持体32,34およ
び一対の弾性支持体36,38によって移動が規制され
ている。支持体32〜38は、各セラミックの長辺4
0,42および40′,42′上の点であって、X軸方
向に運動振幅がほぼゼロである点でセラミック10,1
0′を支持する。支持体32〜38はY軸方向にスライ
ド可能であることが好ましい。
As shown in FIG. 36, the piezoelectric plates 10,
The movement of each of 10 'is restricted by a pair of fixed supports 32 and 34 and a pair of elastic supports 36 and 38. The supports 32 to 38 are each made of the long side 4 of each ceramic.
0, 42 and points 40 ', 42' at which the motion amplitude in the X-axis direction is almost zero,
Supports 0 '. The supports 32 to 38 are preferably slidable in the Y-axis direction.

【0116】固定された支持体32および34は長辺4
0において圧電プレート10と係合し、一方、圧電プレ
ート10′に対しては、固定された支持体32,34が
長辺42′と係合している。弾性支持体36,38が圧
電プレート10の長辺42と係合し、一方、圧電プレー
ト10′に対しては、弾性支持体36,38が長辺4
0′と係合している。この配置により、一つの圧電プレ
ートによってもたらされるXおよび−X方向の移動量の
誤差が、同一構成ではあるが支持形態が反対の他の圧電
プレートによって補償される。
The fixed supports 32 and 34 have the long sides 4
At 0, the piezoelectric plate 10 is engaged, while for the piezoelectric plate 10 ', the fixed supports 32, 34 are engaged with the long sides 42'. The elastic supports 36, 38 engage with the long sides 42 of the piezoelectric plate 10, while for the piezoelectric plate 10 ', the elastic supports 36, 38
0 '. With this arrangement, the error in the amount of movement in the X and -X directions caused by one piezoelectric plate is compensated for by another piezoelectric plate of the same configuration but opposite in support form.

【0117】X軸に沿う対称運動を提供するための択一
的配置が、本発明の好ましい実施例として図37に図示
されている。
An alternative arrangement for providing symmetrical movement along the X axis is illustrated in FIG. 37 as a preferred embodiment of the present invention.

【0118】図37は、2つの全く同一構成のアセンブ
リ320及び340を有する装置を示している。アセン
ブリ320は2つの剛体322及び324からなり、そ
れらはヒンジ326によって連結されていると共に、ヒ
ンジ328及び329によって基台(図示せず)にそれ
ぞれ装着されている。同様に、アセンブリ340はヒン
ジ327、341、342によって基台にそれぞれ装着
されている。
FIG. 37 shows an apparatus having two identically constructed assemblies 320 and 340. The assembly 320 consists of two rigid bodies 322 and 324, which are connected by hinges 326 and mounted on a base (not shown) by hinges 328 and 329, respectively. Similarly, the assembly 340 is mounted on the base by hinges 327, 341 and 342, respectively.

【0119】ヒンジ326及び327は、圧電プレート
10の面に形成した孔を貫通して延びている。ヒンジ3
26及び327用の孔は、短辺に沿って2つの電極の
間、例えば、電極14と16の間と、電極18と20の
間にそれぞれ配設され、X軸に沿って動作しない位置で
あるのが好ましい。本発明の好ましい実施例では、ヒン
ジ326及び327はセラミック10の1/6及び5/
6の長さで短辺28からそれぞれ離れている。
The hinges 326 and 327 extend through holes formed in the surface of the piezoelectric plate 10. Hinge 3
Holes for 26 and 327 are located between the two electrodes along the short side, for example, between electrodes 14 and 16 and between electrodes 18 and 20, respectively, at locations where they do not operate along the X axis. Preferably it is. In a preferred embodiment of the invention, hinges 326 and 327 are 1/6 and 5 /
The length is 6 and is apart from the short side 28.

【0120】各要素322はセラミック10の反対面に
2つの腕部330及び331を有し、各要素324がセ
ラミック10の反対面に腕部334及び335を有する
のが好ましい。これにより、セラミック10は腕部33
0と331、腕部334と335の間に配設される。弾
性要素337及び338は要素322の腕部330と3
31の間、要素324の腕部334と335の間に配設
されるのが好ましい。アセンブリ320の弾性要素33
7及び338はセラミックの長さの約1/6で圧電プレ
ート10に弾性力を付与しており、アセンブロ340の
同様な要素はセラミック10の長さの約5/6で弾性力
を付与する。
Preferably, each element 322 has two arms 330 and 331 on the opposite side of ceramic 10, and each element 324 has arms 334 and 335 on the opposite side of ceramic 10. As a result, the ceramic 10 is
0 and 331 and between the arms 334 and 335. Elastic elements 337 and 338 are provided with arms 330 and 3 of element 322.
31 and between the arms 334 and 335 of the element 324. Elastic element 33 of assembly 320
7 and 338 impart elasticity to the piezoelectric plate 10 at about 1/6 the length of the ceramic, and similar elements of the assembler 340 impart elasticity at about 5/6 the length of the ceramic 10.

【0121】1つの典型的な装置では、圧電プレート1
0はPZT・4によって構成され、300mmの長さ、
7mmの幅、3mmの厚さを有する。この装置での弾性
要素337及び338は、5mmの長さで、直径2.5
・3mm、ショア硬さ60・70のシリコンシリンダで
ある。弾性要素44は、長さ5mm、直径2.5mm
で、圧電プレート10の短辺43に約5N(ニュート
ン)の力を及ぼすことが可能である。図3又は図5に示
すように、交流200・300Vで圧電プレートを励磁
して、この装置を使用する場合、0.1・0.3μmの分
解能(resolution)と最大約400mm/secの速度と
が得られる。
In one typical device, the piezoelectric plate 1
0 is constituted by PZT · 4 and has a length of 300 mm;
It has a width of 7 mm and a thickness of 3 mm. The elastic elements 337 and 338 in this device are 5 mm long and have a diameter of 2.5.
・ It is a silicon cylinder with a 3 mm shore hardness of 60/70. The elastic element 44 has a length of 5 mm and a diameter of 2.5 mm
Thus, a force of about 5 N (Newton) can be applied to the short side 43 of the piezoelectric plate 10. As shown in FIG. 3 or FIG. 5, when the piezoelectric plate is excited with AC 200.300 V and this device is used, a resolution of 0.1.0.3 μm and a speed of up to about 400 mm / sec are obtained. Is obtained.

【0122】本発明の好ましい実施例では、図17に示
される形状の電極が使用されている。この実施の形態の
ために、電極14、16、18、20に加えて付加電極
150が圧電プレートに適用されている。電極150は
好ましくはセラミック10と同一幅まで延設され、直流
電圧あるいは他の電極で使用される調波電圧によって励
磁される。そのような励磁の結果、セラミック10は伸
長され、移動対象物体に対してモータに予備負荷を与え
る。調波励起を使用することによって、この予備負荷は
他の電極に対して同期され、セラミック26と移動対象
物体との間の接触時間を増大させる。理論上は、そのよ
うなシステムからスプリング44を省略することが可能
であるが、実際には(圧電プレートよりもさらにゆっく
りと反応する)幾らかの弾性付勢力が使用され、必要で
すらある。同様な作用が図18及び19の実施例から得
られる。
In the preferred embodiment of the present invention, an electrode having the shape shown in FIG. 17 is used. For this embodiment, an additional electrode 150 is applied to the piezoelectric plate in addition to the electrodes 14, 16, 18, 20. The electrode 150 preferably extends to the same width as the ceramic 10 and is excited by a DC voltage or a harmonic voltage used on other electrodes. As a result of such excitation, the ceramic 10 is stretched and preloads the motor on the object to be moved. By using harmonic excitation, this preload is synchronized with respect to the other electrodes, increasing the contact time between the ceramic 26 and the moving object. In theory, it would be possible to omit the spring 44 from such a system, but in practice some resilient biasing force (which reacts more slowly than a piezoelectric plate) is used and may even be necessary. A similar effect is obtained from the embodiment of FIGS.

【0123】単体及び複数のセラミックモータのいずれ
にも適用可能な他の装着手段が図20に示されている。
この装着手段では孔が、圧電プレート10の中心と、そ
の中心線上の1/6と5/6の位置とに形成されてい
る。これらの孔はセラミック10の厚みの20及び30
%の直径を有するのが好ましい。ピン152は約±10
0μmの隙間を有して孔内に配設され、少なくとも一端
はレバー154、156、158の一端に取り付けられ
ている。ピンはセラミック10内で伝わるのと同一の音
響速度を有する材料で形成されている。ピンは金属、セ
ラミックあるいは他の適切な材料で構成すればよい。
FIG. 20 shows another mounting means applicable to both a single motor and a plurality of ceramic motors.
In this mounting means, holes are formed at the center of the piezoelectric plate 10 and at 1/6 and 5/6 positions on the center line thereof. These holes have thicknesses 20 and 30 of the ceramic 10.
%. Pin 152 is approximately ± 10
It is disposed in the hole with a gap of 0 μm, and at least one end is attached to one end of levers 154, 156, 158. The pins are formed of a material having the same acoustic velocity as transmitted in the ceramic 10. The pins may be made of metal, ceramic or other suitable material.

【0124】本発明の好ましい実施例で使用されるセラ
ミック10の共振モードに対しては、セラミックは孔の
あるあたりにおいては、長手方向にのみ移動する。実
際、中央孔は殆ど移動しない。レバーの他端が固着物体
160に回転自在に取り付けられると、セラミック10
はその長手方向に沿ってのみ移動させられる。これによ
り、スプリング36及び38を除去することが可能とな
る。さらに、スプリング44は、物体が移動される方向
にレバーの1つを推し進め、モータを付勢するスプリン
グ44′によって置き換えられる。そのようなスプリン
グの多くは他のレバーを付勢するように使用される。
For the resonance mode of the ceramic 10 used in the preferred embodiment of the present invention, the ceramic moves only longitudinally around the perforations. In fact, the central hole hardly moves. When the other end of the lever is rotatably attached to the fixed object 160, the ceramic 10
Is moved only along its longitudinal direction. Thus, the springs 36 and 38 can be removed. In addition, the spring 44 is replaced by a spring 44 'which pushes one of the levers in the direction in which the object is moved and biases the motor. Many such springs are used to bias other levers.

【0125】同様な原理が、図21に示すように、2つ
の並設された圧電プレート10及び10′を装着するこ
とのみに適用される。この配置では、圧電プレート10
及び10′は上述の手段に使用される5つのレバー16
2、164、166、168、170に装着される。レ
バー170は、好ましくは両セラミックの中心に取り付
けられると共に、プレート172の中心に固着される単
一部材のレバーであることに注目すべきである。他のレ
バーは一端をセラミックの1つの孔に回転可能の装着さ
れ、他端をプレート172に回転可能に装着されてい
る。各セラミック10及び10′は下端をスプリング4
4によって別個に付勢されている。
A similar principle applies only to mounting two juxtaposed piezoelectric plates 10 and 10 ', as shown in FIG. In this arrangement, the piezoelectric plate 10
And 10 'are the five levers 16 used in the means described above.
2, 164, 166, 168, 170. It should be noted that lever 170 is preferably a single-piece lever attached to the center of both ceramics and secured to the center of plate 172. The other lever is rotatably mounted at one end to one hole of ceramic and rotatably mounted at the other end to the plate 172. Each ceramic 10 and 10 'has a spring 4 at the lower end.
4 separately.

【0126】他の形態では、セラミック10及び10′
はスプリングでは付勢されていない。しかしながら、プ
レート172は垂直方向にのみ移動できるだけであり、
移動対象物体に対してセラミック10及び10′を付勢
するために、下端でスプリング(図示せず)によって付
勢されている。装着手段の種々の幅寸法は、これらの好
ましい実施例に於けるてこの原理を使用することによ
り、勿論、技術上の改良が可能である。
In another form, the ceramics 10 and 10 '
Is not biased by a spring. However, the plate 172 can only move vertically,
The lower end is urged by a spring (not shown) to urge the ceramics 10 and 10 'against the object to be moved. The various width dimensions of the mounting means, of course, can be technically improved by using this principle in these preferred embodiments.

【0127】上述のピンに圧電プレートを装着する主な
利点は、セラミックの温度を顕著に低下させることであ
り、それは取付位置から熱を奪うことによって達成され
る。また、取付位置は好ましい操作形態では熱い部分で
もある。特に、これらの位置の温度は、この手段を使用
することによって50・80℃から約30℃まで低下さ
せることができる。
The main advantage of mounting a piezoelectric plate on the above-mentioned pins is to significantly lower the temperature of the ceramic, which is achieved by removing heat from the mounting location. The mounting position is also a hot part in the preferred mode of operation. In particular, the temperature at these locations can be reduced from 50.80 ° C. to about 30 ° C. by using this means.

【0128】セラミックからピンへの熱伝導がよいと
き、ピンの冷却効果は高められる。そのような熱伝導を
確実にするために、ピンは熱伝導性がよく、相対的に柔
らかい材料、例えば、穴の内壁を被覆するエラストマー
中に固定されるべきである。1つの適切な材料はエポキ
シであり、それは硬化するには不十分な量で使用され
る。そのような弾性材料は孔でピンを小さく部分的に回
転させるのに十分である。本発明の好ましい実施例で
は、エポキシには(圧電プレート自身と同様な材料の)
PZT粉末が約40%充填されている。そのような充填
により、エポキシでの音響速度を圧電プレートに合わせ
ることができる。
When the heat transfer from the ceramic to the pin is good, the cooling effect of the pin is enhanced. In order to ensure such heat conduction, the pins should be thermally conductive and fixed in a relatively soft material, for example an elastomer covering the inner wall of the hole. One suitable material is epoxy, which is used in an insufficient amount to cure. Such a resilient material is sufficient to rotate the pin small and partially in the hole. In a preferred embodiment of the invention, the epoxy (of the same material as the piezoelectric plate itself)
About 40% PZT powder is filled. Such a filling allows the acoustic velocity in the epoxy to be matched to the piezoelectric plate.

【0129】また、装置の動きは、セラミック26が移
動対象物体に接触状態にある時間量に基づいて測定可能
である。そのような測定を容易にするために、移動対象
物体に面するセラミックの表面は金属でコーティングさ
れ、電極はこのコーティングに接触している。この目的
のために、コーティングはセラミック26の側部に伸び
ている。移動対象物体は金属(あるいは金属コーティン
グを有するもの)からなり、接触時間をセラミック26
の金属コーティングと移動対象物体との間の短絡時間と
して測定することができる。
The movement of the device can be measured based on the amount of time that the ceramic 26 is in contact with the moving object. To facilitate such measurements, the surface of the ceramic facing the object to be moved is coated with a metal and the electrodes are in contact with this coating. For this purpose, the coating extends to the side of the ceramic 26. The object to be moved is made of metal (or having a metal coating), and the contact time is reduced by ceramic
Can be measured as the short circuit time between the metal coating of the object and the object to be moved.

【0130】図22、23、24はステージの駆動を行
うためにセラミックモータを適用した場合を示し、CD
プレーヤのような光学ディスク読取装置として使用され
る。そのような装置では、ステージ160には孔164
が形成され、その孔164を通して、ステージ160に
装着された光学読取器(図示せず)が光学ディスクを検
出する(及び読み取る)。
FIGS. 22, 23 and 24 show the case where a ceramic motor is applied to drive the stage.
Used as an optical disk reader such as a player. In such an apparatus, the stage 160 has holes 164.
Is formed, and an optical reader (not shown) mounted on the stage 160 detects (and reads) the optical disk through the hole 164.

【0131】図22では、ステージ160は2つのレー
ル162とセラミックモータ166に装着されている。
このセラミックモータはここで説明するタイプの1つで
あるのが好ましく、レールに沿ってステージを移動させ
るためにステージ160の一縁部に移動可能に設けられ
ている。
In FIG. 22, the stage 160 is mounted on two rails 162 and a ceramic motor 166.
The ceramic motor is preferably of one of the types described herein and is movably provided on one edge of stage 160 for moving the stage along the rails.

【0132】図23及び24では、ステージ160の一
縁部はレールに装着され、他縁部はラック170によっ
てウォーム168に噛合されている。セラミックモータ
172はここで説明するタイプの1つであるのが好まし
く、ウォームの一端に装着されたホイール174を駆動
する。図23及び24はモータがホイールを駆動する方
法が相違している。
23 and 24, one edge of the stage 160 is mounted on a rail, and the other edge is engaged with the worm 168 by the rack 170. The ceramic motor 172 is preferably of one of the types described herein and drives a wheel 174 mounted on one end of the worm. 23 and 24 differ in the way the motor drives the wheels.

【0133】上述の全ての実施例では、セラミックプレ
ートとマイクロモータが取り付けられる表面との間のス
ペーサがセラミックプレートの短辺の一方、好ましくは
短辺の中心に取り付けられている。プレートの長手方向
は取付面に対して直角である。光学駆動動作がセラミッ
クプレートの短辺で得られるので、この配置が好まし
い。しかしながら、幾つかの適用例では、例えば、モー
タがスライドとそのハウジングとの間に配置される際、
取付面に直交する、使用可能なスペースには制限があ
り、セラミックプレートの長手方向よりも短くなる。こ
の問題を解決するため、本発明は他のセラミックマイク
ロモータを提供する。それはセラミックプレートの長手
方向が取付面に対して平行であるが、セラミックプレー
トの短辺で生み出される振動は利用できるというもので
ある。
In all of the embodiments described above, the spacer between the ceramic plate and the surface on which the micromotor is mounted is mounted on one of the short sides of the ceramic plate, preferably at the center of the short side. The longitudinal direction of the plate is perpendicular to the mounting surface. This arrangement is preferred because the optical drive operation is obtained on the short side of the ceramic plate. However, in some applications, for example, when the motor is positioned between the slide and its housing,
There is a limit to the space available perpendicular to the mounting surface, which is shorter than the longitudinal direction of the ceramic plate. To solve this problem, the present invention provides another ceramic micromotor. That is, the longitudinal direction of the ceramic plate is parallel to the mounting surface, but the vibration generated on the short side of the ceramic plate is available.

【0134】本発明のこのような態様に関して、セラミ
ックスペーサは圧電プレートの長辺の一端に取り付けら
れ、長辺と平行な面に取り付けられている。そのように
取り付けられたスペーサはセラミックプレートの短辺の
近傍に配設されるため、スペーサは、短辺に現れる共鳴
動作に応じて振動する。このようにスペーサが振動する
結果、スペーサに係合する表面あるいはマイクロモータ
の動きが得られる。その動きはセラミックプレートの長
軸方向と平行に両者が制約されることに依存する。しか
しながら、プレートの長辺の中央部というよりむしろ端
部あるいはその近傍にスペーサを配設することは、スペ
ーサの非対称な動きを生み出す。それで、一方向の取付
面あるいはマイクロモータの動きは異なり、例えば他の
方向での一致した動きよりも力なくあるいはゆっくりと
なる。この非対称性をなくすため、圧電セラミックプレ
ートは後述するように一対で使用するのが好ましい。
In this embodiment of the present invention, the ceramic spacer is attached to one end of the long side of the piezoelectric plate, and is attached to a surface parallel to the long side. Since the spacer so attached is arranged near the short side of the ceramic plate, the spacer vibrates according to the resonance operation appearing on the short side. This vibration of the spacer results in movement of the surface or micromotor that engages the spacer. Its movement depends on the fact that both are constrained parallel to the longitudinal direction of the ceramic plate. However, arranging the spacer at or near the end rather than the center of the long side of the plate creates an asymmetric movement of the spacer. Thus, the movement of the mounting surface or micromotor in one direction is different, for example less powerful or slower than the corresponding movement in the other direction. In order to eliminate this asymmetry, it is preferable to use a pair of piezoelectric ceramic plates as described later.

【0135】表面210に取り付けられている、対をな
す圧電マイクロモータ200を図式的に図示する図25
をいま参照する。上述された対をなさない実施例におい
ては、表面210又はマイクロモータ200のいずれか
の動きが拘束され、印加される力に依存して、他の動き
を可能にする。マイクロモータ200は、好ましくは、
アルミニウムにてなるハウジング220内に装着された
2枚の圧電プレート212及び214を備える。ハウジ
ング220は好ましくは、表面210に対して押し付け
られる。プレート212及び214の外側の短辺、すな
わち、図25に図示されたプレート212の右側辺とプ
レート214の左側辺とは、好ましくは、例えばセラミ
ック材料などの比較的堅い材料で形成された水平方向の
支持部材222によって支持される。プレート212及
び214の内側の短辺、すなわち、プレート212の左
側辺とプレート214の右側辺は、好ましくは、堅いゴ
ム又はプラスチック材料で好ましくは形成された、好ま
しくは弾力性のある連結部材226によって支持され
る。プレート212及び214は、部材226と同一の
材料又は、好ましくはより堅い材料で形成されることが
可能な底部支持部材224によってその底部から支持さ
れる。
FIG. 25 schematically illustrates a pair of piezoelectric micromotors 200 mounted on a surface 210.
See now. In the non-paired embodiment described above, movement of either surface 210 or micromotor 200 is constrained, allowing other movements, depending on the applied force. The micromotor 200 is preferably
It has two piezoelectric plates 212 and 214 mounted in a housing 220 made of aluminum. Housing 220 is preferably pressed against surface 210. The outer short sides of the plates 212 and 214, ie, the right side of the plate 212 and the left side of the plate 214 illustrated in FIG. 25, are preferably in a horizontal direction formed of a relatively stiff material such as, for example, a ceramic material. Is supported by the support member 222. The inner short sides of the plates 212 and 214, ie, the left side of the plate 212 and the right side of the plate 214, are preferably provided by a resilient connecting member 226, preferably formed of a rigid rubber or plastic material. Supported. Plates 212 and 214 are supported from their bottom by a bottom support member 224, which can be formed of the same material as member 226, or preferably, a stiffer material.

【0136】図25に示す本発明に係る好ましい実施例
によれば、好ましくはセラミックにてなるスペーサ21
6がプレート212の上長辺にその左端部(図25の配
置に準ずる。以下同じ。)において取り付けられ、同様
のスペーサ218がプレート214の上長辺にその右端
部に取り付けられる。スペーサ216及び218は、マ
イクロモータ200が表面210に対して押し付けられ
るときに、機能的に表面210と係合される。本発明に
係る好ましい実施例においては、ハウシング220は、
好ましくは、例えばテフロンなどの低摩擦材料にて形成
され又は被覆された保護のためのフレーム215を備
え、当該フレーム215は、スペーサ216及び218
によって嵌合されて取り付けられた表面210の領域と
少なくとも部分的に分離し、ゴミなどの所望されないも
のが表面210上に蓄積されることを防止する。
According to a preferred embodiment of the present invention shown in FIG. 25, spacers 21 preferably made of ceramic
6 is attached to the upper long side of the plate 212 at its left end (according to the arrangement of FIG. 25; the same applies hereinafter), and a similar spacer 218 is attached to the upper long side of the plate 214 at the right end thereof. Spacers 216 and 218 are functionally engaged with surface 210 when micromotor 200 is pressed against surface 210. In a preferred embodiment according to the present invention, the housing 220 comprises
Preferably, there is provided a protective frame 215 formed or coated with a low-friction material such as Teflon, for example, the frame 215 comprising spacers 216 and 218.
At least partially separate from the area of the mated and attached surface 210 to prevent unwanted matter, such as debris, from accumulating on the surface 210.

【0137】4個の電極は、複数の長方形状を有するチ
ェッカー盤状のパターン電極を形成するようにメッキさ
れて、もしくは、そうでなければ、圧電プレート212
及び214の各々の前面に取り付けられ、ここで、パタ
ーン電極の複数の長方形のそれぞれは、図1における電
極14,16,18及び20を参照して上述したよう
に、前面の1/4を実質的にカバーする。各圧電プレー
トの裏面は、図1を参照して上述したように、1つの電
極(図示せず。)を用いて実質的にその全体がカバーさ
れる。図1の実施例におけるように、対角方向に位置す
る2つの電極は、好ましくは4つの電極の接合部の近傍
に置かれた複数のワイヤ230によって電気的に接続さ
れる。各セラミックプレートの裏面上の複数の電極は、
好ましくは接地される。とって代わって、複数の電極
は、上記複数の電極を形成するために用いられたプリン
ト印刷配線技術と同様の技術によって接続することがで
きる。
The four electrodes are plated to form a checkerboard-like pattern electrode having a plurality of rectangular shapes, or otherwise the piezoelectric plate 212
And 214, wherein each of the plurality of rectangles of patterned electrodes substantially occupies one quarter of the front surface, as described above with reference to electrodes 14, 16, 18 and 20 in FIG. Cover. The back surface of each piezoelectric plate is substantially entirely covered with one electrode (not shown), as described above with reference to FIG. As in the embodiment of FIG. 1, the two diagonally located electrodes are electrically connected by a plurality of wires 230 preferably located near the junction of the four electrodes. Multiple electrodes on the back of each ceramic plate
Preferably it is grounded. Alternatively, the plurality of electrodes may be connected by a technique similar to the printed wiring technique used to form the plurality of electrodes.

【0138】プレート212及び214上の複数の電極
は、好ましくは、図25においてブロック図の形式で図
示された励起回路によって駆動される。当該励起回路
は、例えば、電圧調整されたレギュレータ電源242へ
のエネルギーの印加と、スイッチ/変調器回路240と
を制御するマイクロコントローラ244であるコントロ
ーラを備える。スイッチ/変調器回路240における複
数のスイッチは、ワイヤ234及び236又はその印刷
配線の電極パターンなどの等価物を介して、プレート2
12及び214の前面上の、予め選択された各グループ
の電極に接続される。セラミックプレート212及び2
14の裏面上の複数の電極は、好ましくは、増幅器24
6及びコイル248を備える同調回路を介して接地され
る。
The plurality of electrodes on the plates 212 and 214 are preferably driven by an excitation circuit illustrated in block diagram form in FIG. The excitation circuit includes, for example, a controller that is a microcontroller 244 that controls the application of energy to the voltage regulated regulator power supply 242 and the switch / modulator circuit 240. The switches in the switch / modulator circuit 240 are connected to the plate 2 via wires 234 and 236 or equivalents, such as printed wiring electrode patterns.
Connected to each preselected group of electrodes on the front of 12 and 214. Ceramic plates 212 and 2
The plurality of electrodes on the back of 14 preferably
6 and a tuning circuit comprising a coil 248.

【0139】後述される特別な励起モードとは別に、各
セラミックプレート212及び214上の複数の電極
は、与えられたアプリケーションに従って所望された特
徴を有するマイクロモータ200を提供するように、本
発明の対をなさない実施例を参照して上述した任意のモ
ードに従って相互に接続されかつ励起されてもよい。同
様に、セラミックスペーサ216及び218は、上述の
実施例のように、比較的柔い又は比較的堅いセラミック
スによって形成してもよい。しかしながら、プレート2
12上の複数の電極の励起は、後述するように、表面2
10に対して同一の水平方向でスペーサ216及び21
8の動きを得るために、プレート214上の複数の電極
の励起と比較して反転する必要がある。
Apart from the special excitation modes described below, the plurality of electrodes on each ceramic plate 212 and 214 can be used to provide a micromotor 200 having the desired characteristics according to a given application. It may be interconnected and excited according to any of the modes described above with reference to the unpaired embodiment. Similarly, ceramic spacers 216 and 218 may be formed of relatively soft or relatively hard ceramics, as in the embodiments described above. However, plate 2
The excitation of the plurality of electrodes on
10 and spacers 216 and 21 in the same horizontal direction.
In order to obtain a movement of 8, it is necessary to invert compared to the excitation of the electrodes on the plate 214.

【0140】圧電プレート212及び214における好
ましい複数のx−y共振モードを図示し、マイクロモー
タ200の一部分の簡単にかつ概略を図示する図26を
いままた参照する。図26をおいて図示されるように、
プレート212及び214上の複数の電極は、好ましく
は、2つのグループの電極である電極254と電極25
6とに分割される。電極254に印加される励起電圧
は、一般に、電極256に印加される極性と反対の極性
を有し、すなわち、電極256に負の電圧が印加されて
いるとき電極254に正の電圧が印加され、並びに、そ
れらと反対に電圧が印加される。
26, which illustrates a plurality of preferred xy resonance modes in the piezoelectric plates 212 and 214, and which shows a simplified and schematic view of a portion of the micromotor 200. As shown in FIG. 26,
The plurality of electrodes on plates 212 and 214 are preferably two groups of electrodes, electrode 254 and electrode 25.
6 is divided. The excitation voltage applied to electrode 254 generally has a polarity opposite to the polarity applied to electrode 256, ie, a positive voltage is applied to electrode 254 when a negative voltage is applied to electrode 256. , And conversely, voltages are applied.

【0141】スペーサ216はプレート212の左側端
部に取り付けられる一方、スペーサ218はプレート2
14の右側端部に取り付けられ、図26における励起方
法は、上記2つのスペーサがY軸に沿った同一の方向、
すなわち上下方向で移動するとき、X軸に沿った同一の
方向、すなわち左右方向でのスペーサ216及び218
の動きをもたらすことを認識すべきである。従って、ス
ペーサ216及び218は常に、所望されるように表面
210に対して同一の方向で移動する。この励起方法に
よれば、圧電プレート212及び214のX及びYの共
振モードの図式的なグラフは、プレート212及び21
4の下側に図式的に図示されている。図26においてさ
らに図示されるように、底部支持部材224は、好まし
くは、プレート212及び214上の複数のポイントの
下側に設けられ、ここで、Y軸の沿った動き、すなわち
Δyが実質的にゼロになる。このことは、マイクロモー
タ200の安定性を改善し、y軸に沿ってマイクロモー
タ200によって得られた振幅を最大化する。
The spacer 216 is attached to the left end of the plate 212, while the spacer 218 is
14, the excitation method in FIG. 26 is such that the two spacers are in the same direction along the Y axis,
That is, when moving in the up-down direction, the spacers 216 and 218 in the same direction along the X-axis, that is, in the left-right direction
It should be recognized that Thus, spacers 216 and 218 always move in the same direction relative to surface 210 as desired. According to this excitation method, a schematic graph of the X and Y resonance modes of the piezoelectric plates 212 and 214
4 is shown schematically below. As further illustrated in FIG. 26, the bottom support member 224 is preferably provided below a plurality of points on the plates 212 and 214, where the movement along the Y axis, ie, Δy, is substantially To zero. This improves the stability of the micromotor 200 and maximizes the amplitude obtained by the micromotor 200 along the y-axis.

【0142】本発明の好ましい一実施例に係る電極25
4及び256に提供される、マイクロコントローラ24
4(図25)によって制御されるパルス形状の励起信号
を図式的に図示する図27をいま参照する。図27の励
起信号は、表面210と接触しないで複数のスペーサを
移動するように動作させる、予め決められた直流電圧の
間隔によって分離された、駆動励起電圧の複数のパルス
からなる。図27においては、励起電圧の上側ピーク
と、励起電圧の下側ピークとの間の電圧の差が“A”に
よって示され、パルスとパルスとの間の直流電圧が
“B”によって示されている。上述された対をなさない
マイクロモータに対して適当な本発明のこの実施例によ
れば、励起信号のパルスレートは、実質的に、マイクロ
モータによって取り付けられた物体の自己共振周波数に
従って設定される。
Electrode 25 according to a preferred embodiment of the present invention
4 and 256 provided in microcontroller 24
Reference is now made to FIG. 27, which schematically illustrates the pulse-shaped excitation signal controlled by FIG. 4 (FIG. 25). The excitation signal of FIG. 27 comprises a plurality of pulses of a driving excitation voltage separated by a predetermined DC voltage interval that operates to move the plurality of spacers without contacting the surface 210. In FIG. 27, the voltage difference between the upper peak of the excitation voltage and the lower peak of the excitation voltage is indicated by “A”, and the DC voltage between pulses is indicated by “B”. I have. According to this embodiment of the invention suitable for the unpaired micromotor described above, the pulse rate of the excitation signal is set substantially according to the self-resonant frequency of the object mounted by the micromotor. .

【0143】マイクロモータによって駆動される複数の
物体の典型的な複数の共振周波数、すなわち300Hz
のオーダーでの複数の周波数は、一般的に、用いられる
駆動交流周波数よりもきわめて低く、各パルスは駆動す
る交流の周期における実際の数を含む。パルスとパルス
の間の電極254及び256(図25参照。)に印加さ
れる直流電圧Bは、一般的に、スペーサ216及び21
8がパルスとパルスの間で表面210から離れるよう
に、電極254又は256のどちらが駆動されるかに依
存して、駆動周波数の低い側のピークよりも低いか、も
しくは、駆動周波数の高い側のピークよりも高い。従っ
て、駆動される物体は自律的にパルスとパルスの間で移
動する。上記励起信号のパルスレートと、上記嵌合する
ように取り付けられた物体の自己共振との間のこの相互
関係は、駆動パルスと、それに応答して駆動された物体
の応答との間の破壊的な干渉を防止する。
Typical resonance frequencies of objects driven by the micromotor, ie 300 Hz
Are generally much lower than the driving AC frequency used, and each pulse contains the actual number in the period of the driving AC. The DC voltage B applied to the electrodes 254 and 256 (see FIG. 25) between the pulses generally comprises spacers 216 and 21
8 is lower than the lower driving frequency peak or higher driving frequency depending on whether electrode 254 or 256 is driven so that 8 moves away from surface 210 between pulses. Higher than the peak. Thus, the driven object autonomously moves between pulses. This correlation between the pulse rate of the excitation signal and the self-resonance of the matingly mounted object is destructive between the driving pulse and the response of the driven object in response. Prevent interference.

【0144】セラミックプレート212及び214上に
おける変形例の電極形状を図式的に図示する図28をい
ま参照する。本発明に係るこの実施例によれば、付加的
な複数の電極260がプレート212及び214の上側
辺と下側辺上に設けられる。複数の電極260は、好ま
しくは、複数の電極256(図26)を駆動するために
用いられる同一の複数の励起電圧によって励起される。
この形状においては、Y軸に沿ったスペーサ216及び
218の動きの振幅は、スペーサ216及び218の上
側に図式的に図示されるように、X軸に沿った複数のス
ペーサの動きの振幅よりも大きいということを認識すべ
きである。複数のスペーサの上に図式的に図示された図
26における複数のスペーサの実質的に円形の動きと対
照的に、若干傾斜された、スペーサ216及び218の
楕円形状のこの動きは、そのような動きがスペーサ21
6及び218と表面210との間の接触の時間を増大さ
せるので、複数のスペーサと表面210との間でより大
きな駆動力とより良い牽引力(牽引摩擦力)を有するマ
イクロモータ200を提供する。
Reference is now made to FIG. 28, which schematically illustrates an alternative electrode configuration on ceramic plates 212 and 214. According to this embodiment of the present invention, additional electrodes 260 are provided on the upper and lower sides of plates 212 and 214. The plurality of electrodes 260 are preferably excited by the same plurality of excitation voltages used to drive the plurality of electrodes 256 (FIG. 26).
In this configuration, the amplitude of the movement of the spacers 216 and 218 along the Y axis is greater than the amplitude of the movement of the plurality of spacers along the X axis, as shown schematically above the spacers 216 and 218. It should be recognized that it is large. In contrast to the substantially circular movement of the plurality of spacers in FIG. 26 schematically illustrated over the plurality of spacers, this movement of the slightly sloping, elliptical shape of the spacers 216 and 218 is such that Movement is spacer 21
6 and 218, providing a micromotor 200 having greater driving force and better traction (traction friction) between the plurality of spacers and the surface 210 because it increases the time of contact between the surface 210.

【0145】圧電プレート212及び214の変形例の
装着構造を図示する図29をいま参照する。水平方向の
支持部材222及び連結部材226に加えて、プレート
212及び214がプレート212とプレート214の
下側であってそれらの間に、ハウジング220(図2
5)において装着されたベース266によって支持され
る。複数のプレート212及び214はまた、好ましく
は弾性力のある、複数のホルダー262によって支持さ
れる。各ホルダー262の一端は、好ましくは、ハウジ
ング220に固定的に取り付けられた各取付台(マウン
ト)265上に回転可能に装着される一方、各ホルダー
262の他端は、プレート212又は214における各
孔を介して延在する各ピン264上に回転可能に装着さ
れる。4本のピン264は、好ましくはプレート212
及び214上に装着され、各プレート上に2本のピン
が、図29に示すP方向に沿った振幅が上述のように実
質的にゼロとなる複数のポイントにおいて装着される。
好ましい実施例においては、2つのホルダー262は各
ピン264上に装着され、1つのホルダーがプレート2
12又は214の各側面に装着される。弾性のある底部
支持部材263は、好ましくは、各ホルダー262の下
側端部と、プレート212又はプレート214の下側の
長辺との間に装着される。上述のように最適な複数の位
置でプレート212及び214を支持する複数のホルダ
ー262の提供は、マイクロモータ200の安定性を改
善する。複数のスペーサ262は好ましくは、図29に
図示されるように傾斜され、これによって、圧電プレー
ト212及び214の駆動の動きをP方向に沿って可能
にする。
Reference is now made to FIG. 29, which illustrates a variation of the mounting structure of the piezoelectric plates 212 and 214. In addition to the horizontal support member 222 and the connecting member 226, plates 212 and 214 are under the plate 212 and the plate 214 and between them, the housing 220 (FIG. 2).
It is supported by the base 266 mounted in 5). The plurality of plates 212 and 214 are also supported by a plurality of preferably resilient holders 262. One end of each holder 262 is preferably rotatably mounted on a respective mount (mount) 265 fixedly mounted to the housing 220, while the other end of each holder 262 is connected to a respective one of the plates 212 or 214. It is rotatably mounted on each pin 264 extending through the hole. The four pins 264 are preferably connected to the plate 212
And 214, two pins on each plate are mounted at multiple points where the amplitude along the P direction shown in FIG. 29 is substantially zero as described above.
In a preferred embodiment, two holders 262 are mounted on each pin 264 and one holder
It is attached to each side of 12 or 214. An elastic bottom support member 263 is preferably mounted between the lower end of each holder 262 and the lower long side of plate 212 or plate 214. Providing a plurality of holders 262 supporting the plates 212 and 214 at optimal positions as described above improves the stability of the micromotor 200. The plurality of spacers 262 are preferably tilted as illustrated in FIG. 29, thereby allowing a drive movement of the piezoelectric plates 212 and 214 along the P direction.

【0146】プレート212及び214のためのもう1
つの変形例の装着構造を図示する図30をいま参照す
る。この構造によれば、図29の複数のピン264と同
様の複数のピン268が、プレート212及び214上
であって、上述のように、動きの振幅が実質的にゼロに
なる位置に装着される。従って、上述の複数の共振モー
ドに従って、3本のピン268を各プレートに装着して
もよい。好ましくは鋼製のスプリングである、少なくと
も1つのスプリング270が、図30において図示され
た方法で複数のピン268上に装着される。スプリング
270の端部は好ましくは、スプリング70が好ましく
は水平方向の支持部材222上に装着される2つのボビ
ン272の間で伸びるように、ハウジング220におい
て調節ネジに連結される。このストレッチングは、さら
に水平サポート222をプレート212と214の外方
短辺に対して付勢し、圧電プレートにより良いサポート
を提供している。スプリング70のテンションは、スク
リュ274を使用して調整することができるが、y軸に
沿う運動に対してプレート212と214の弾性を制御
する。これにより、マイクロモータ200の収縮、速
度、及び力を制御することができる。
Another for plates 212 and 214
Reference is now made to FIG. 30, which illustrates a variation of the mounting structure. According to this structure, a plurality of pins 268, similar to the plurality of pins 264 of FIG. 29, are mounted on the plates 212 and 214, as described above, at positions where the amplitude of movement is substantially zero. You. Therefore, three pins 268 may be mounted on each plate according to the plurality of resonance modes described above. At least one spring 270, preferably a steel spring, is mounted on the plurality of pins 268 in the manner illustrated in FIG. The end of the spring 270 is preferably coupled to an adjustment screw in the housing 220 such that the spring 70 extends between two bobbins 272 mounted on a preferably horizontal support member 222. This stretching also biases the horizontal support 222 against the outer short sides of the plates 212 and 214, providing better support for the piezoelectric plate. The tension of spring 70 can be adjusted using screw 274, but controls the elasticity of plates 212 and 214 with respect to movement along the y-axis. Thereby, the contraction, speed, and force of the micromotor 200 can be controlled.

【0147】図31を参照すると、マイクロモータ20
0を比較的薄い物体278に係合するための好ましい配
置が図示されている。一般に、マイクロモータが薄い物
体に係合すると、モータによって物体に印加された律動
力(pulsed force)が係合領域で物体をわずかに損傷し
たり、屈曲させたりすることがある。このため、本発明
者はこの問題を最小にするカウンターベアリング装置2
80を考案した。これによると、本発明の好ましい実施
例であるカウンタ−ベアリング装置280はハウジング
282を含み、このハウジングはマイクロモータ200
のハウジング220にコネクタ290を介して固定して
接続するのが好ましい。ハウジング282の中の少なく
とも1つのベアリング284は、スペーサ216と21
8によって物体278の前面に印加される力に対する、
物体278の裏面(すなわち、マイクロモータ200と
係合しない面)の剛性サポートを提供する。ベアリング
284は、公知の如何なるベアリング、例えば金属円筒
であってもよい。
Referring to FIG. 31, micromotor 20
A preferred arrangement for engaging a zero with a relatively thin object 278 is shown. Generally, when a micromotor engages a thin object, the pulsed force applied to the object by the motor may cause the object to slightly damage or bend in the area of engagement. For this reason, the present inventor has proposed a counter bearing device 2 that minimizes this problem.
80 was devised. According to this, the preferred embodiment of the present invention, a counter-bearing device 280, includes a housing 282, which is
Is preferably fixedly connected to the housing 220 via a connector 290. At least one bearing 284 in housing 282 includes spacers 216 and 21
8 for the force applied to the front of the object 278 by
It provides rigid support for the back surface of object 278 (ie, the surface that does not engage micromotor 200). Bearing 284 may be any known bearing, for example, a metal cylinder.

【0148】カウンタ−ベアリング装置280の特に好
ましい実施例では、ベアリング284はプレート212
と214と類似した圧電セラミックを含む。この実施例
では、接地電極(不図示)はベアリング284の一方の
平坦な面を実質的に覆うのに対し、ベアリング284の
他方の面は2つの分離電極286と288を含み、それ
らはその面の二分の一を覆う。電極286と288が図
31に示すようにすなわち上下に配置され、上述したよ
うにAC電圧が印加されると、ベアリング284がy−
軸に沿って共振周波数で振動する。ベアリング284が
プレート212と214のy−軸周波数で適当な方向例
えば上方に駆動され、スペーサ216と218が次第に
降下し、スペーサが上方すると、マイクロモータ200
によって加えられる力に対する極めて効果的なカウンタ
−ベアリングを提供する。本発明のこの実施例は、適当
な構造的調整をすると、上述の組でないマイクロモータ
にも同様に適用することができるという利点がある。
In a particularly preferred embodiment of the counter-bearing device 280, the bearing 284
And 214 similar piezoceramics. In this embodiment, the ground electrode (not shown) substantially covers one flat surface of the bearing 284, while the other surface of the bearing 284 includes two separate electrodes 286 and 288, which are Cover half of the The electrodes 286 and 288 are arranged as shown in FIG. 31, ie, one above the other, and when an AC voltage is applied as described above, the bearing 284 will
Vibrates at a resonant frequency along an axis. When the bearing 284 is driven in the appropriate direction, e.g., upwards, at the y-axis frequency of the plates 212 and 214, the spacers 216 and 218 are gradually lowered, and as the spacers are raised, the micromotor 200
Provides a very effective counter-bearing for the forces applied by This embodiment of the invention has the advantage that, with appropriate structural adjustments, it can be applied to micromotors other than those described above as well.

【0149】マイクロモータ200は1つのプレート2
12と1つのプレート214のみを含むように記載した
が、圧電プレート212と214の複数の組を使用する
図25−31の実施例の変形も本発明の範囲に含まれる
ということを理解しなければならない。このような場
合、プレートの組はお互いに平行に装着されるのが好ま
しい。
The micromotor 200 has one plate 2
Although described as including only 12 and one plate 214, it should be understood that variations of the embodiment of FIGS. 25-31 using multiple sets of piezoelectric plates 212 and 214 are also within the scope of the invention. Must. In such a case, the sets of plates are preferably mounted parallel to one another.

【0150】本発明のいくつかの好ましい実施例では、
圧電プレート10が、読み/書きヘッドを移動し位置決
めするディスクドライブに利用されている。このような
形態は図38−41に示されている。図38は読み/書
きヘッドを移動させる圧電マイクロモータを含むディス
クドライブのブロック図である。ディスクドライブ35
0は、軸354の回りに回転可能なディスク352と読
み/書きアセンブリ360を収容する。読み/書きアセ
ンブリ360は軸372の回りに旋回可能なアーム37
0と、軸372の回りにアーム370を旋回させるのに
利用される圧電プレート10とを含む。ディスク352
のスキャンニングは、アーム370を軸372の回りに
回転させる間に、ディスク352を軸354の回りに回
転させることによって達成される。ディスク352の読
み取り及び書き込みは、読み/書きヘッド374を介し
て達成されるが、そのヘッドはアーム370端部に取り
付けられる如何なる公知のヘッドであってもよい。
In some preferred embodiments of the present invention,
A piezoelectric plate 10 is used in a disk drive for moving and positioning a read / write head. Such a configuration is shown in FIGS. FIG. 38 is a block diagram of a disk drive including a piezoelectric micromotor for moving a read / write head. Disk drive 35
0 houses a disk 352 rotatable about axis 354 and a read / write assembly 360. The read / write assembly 360 includes an arm 37 pivotable about an axis 372.
0 and the piezoelectric plate 10 used to pivot the arm 370 about the axis 372. Disc 352
Is accomplished by rotating disk 352 about axis 354 while rotating arm 370 about axis 372. Reading and writing of disk 352 is accomplished via read / write head 374, which may be any known head mounted at the end of arm 370.

【0151】図39は、読み/書きアセンブリ360の
詳細図である。図39に示すように、圧電プレート10
は、上述の形式の如何なるものも採用することができる
が、固定ベース(不図示)にスルーマウント(through
mounts)385と386を介してスライド可能に装着さ
れた要素に固定して装着するのが好ましい。圧電プレー
ト10は弾性要素44によってアーム370の剛性要素
380に対して弾性的に付勢されている。弾性要素44
は固定ベース(不図示)の中の固定要素に対して押圧さ
れているのが好ましい。上述の励起形状の1つに従って
励起されると、圧電プレート10により、剛性要素38
0に対して付勢されているスペーサ26が電圧印加状態
に依存してx又は−x方向のいずれの方向にも移動す
る。剛性要素380を介したスペーサ26とアーム37
0の間の相対運動により、アーム370が軸372の回
りに旋回する。この結果、読み/書きヘッド374はデ
ィスク352の半径にほぼ接するθ又は−θのいずれか
の方向に移動する。
FIG. 39 is a detailed view of the read / write assembly 360. As shown in FIG.
Can use any of the above types, but a through mount (through) on a fixed base (not shown).
It is preferably fixedly mounted to the slidably mounted element via mounts 385 and 386. The piezoelectric plate 10 is elastically urged against the rigid element 380 of the arm 370 by the elastic element 44. Elastic element 44
Is preferably pressed against a fixing element in a fixing base (not shown). When excited according to one of the excitation shapes described above, the stiff element 38
The spacer 26 urged toward 0 moves in either the x or -x direction depending on the voltage application state. Spacer 26 and arm 37 via rigid element 380
The relative movement between zero causes arm 370 to pivot about axis 372. As a result, the read / write head 374 moves in either the θ or −θ direction that is substantially in contact with the radius of the disk 352.

【0152】マウント385と386は圧電プレート1
0の穴を貫通して広がっている。この穴は電極間にセラ
ミック10の長手軸に沿ってセラミック10の長さの約
1/6と5/6の地点に配置されるのが好ましい。これ
らの地点では、x軸に沿うセラミック10の変位及び寸
法変化は実質的にゼロである。
The mounts 385 and 386 are the piezoelectric plates 1
It extends through the 0 hole. The holes are preferably located between the electrodes at about 1/6 and 5/6 the length of the ceramic 10 along the longitudinal axis of the ceramic 10. At these points, the displacement and dimensional change of the ceramic 10 along the x-axis is substantially zero.

【0153】図40及び図41は、圧電プレート10が
固定ベースに装着される点で図39とは異なっている。
図40に示すように、圧電プレート10は一対の固着要
素390と391によって固定ベースに装着することが
できる。固着要素390と391はセラミックの長さの
約1/6と5/6の地点で圧電プレート10と係合する
のが好ましい。圧電プレート10は、当該セラミック1
0をその長手軸に垂直な運動を拘束している間にセラミ
ック10の長手軸に沿う運動が可能なように、要素39
0と391に形成されたガイド穴に位置していてもよ
い。
FIGS. 40 and 41 differ from FIG. 39 in that the piezoelectric plate 10 is mounted on a fixed base.
As shown in FIG. 40, the piezoelectric plate 10 can be mounted on a fixed base by a pair of fixing elements 390 and 391. The anchoring elements 390 and 391 preferably engage the piezoelectric plate 10 at about 1/6 and 5/6 of the length of the ceramic. The piezoelectric plate 10 includes the ceramic 1
Element 39 so that movement along the longitudinal axis of ceramic 10 is possible while constraining movement perpendicular to its longitudinal axis.
It may be located in a guide hole formed in 0 and 391.

【0154】代案としては、図41に示すように、圧電
プレート10は弾性支持要素392によって固定ベース
に装着することができる。支持弾性は支持要素392を
構成する材料の剛性によって決定される。支持要素39
2は固定ベース(不図示)に取り付けられて、セラミッ
ク10の長手軸に沿ってセラミックの長さの約1/6と
5/6の地点でセラミック10と係合するのが好まし
い。
As an alternative, as shown in FIG. 41, the piezoelectric plate 10 can be mounted on a fixed base by means of a resilient support element 392. The support elasticity is determined by the rigidity of the material forming the support element 392. Support element 39
Preferably, 2 is attached to a fixed base (not shown) and engages the ceramic 10 at about 1/6 and 5/6 of the length of the ceramic along the longitudinal axis of the ceramic 10.

【0155】支持要素392の端部395と396は、
要素380の上に積もったほこりを除去するために、ア
ーム370の要素380に係合するのが好ましい。スペ
ーサ26と両端395及び396の間の要素380のス
ペーサ対向側に好ましく配置されている突起397と3
98は、それぞれアーム370の角度変位の範囲を限定
し、スペーサ26の近傍にほこりが蓄積するのを抑制し
ている。
The ends 395 and 396 of the support element 392 are
Preferably, the element 380 of the arm 370 is engaged to remove dust that has accumulated on the element 380. Protrusions 397 and 3 preferably located on the spacer-facing side of element 380 between spacer 26 and both ends 395 and 396
Numerals 98 limit the range of angular displacement of the arms 370, respectively, and suppress accumulation of dust near the spacer 26.

【0156】実際的な例では、軸372に関する要素3
80上の点の回転半径R1と、軸372に関する読み/
書きヘッド374上の点の回転半径R2との間の比は、
1から3、又は1から5のオーダである。したがって、
ディスク352上の読み/書きヘッド374の所定の角
度変位Dθに対する直線変位は、スペーサ26の所定の
角度変位Dθに対する直線変位よりも約3から5倍大き
い。
In a practical example, element 3 with respect to axis 372
The radius of gyration R1 of the point on
The ratio between the radius of gyration R2 of the point on the write head 374 is
It is of the order of 1 to 3, or 1 to 5. Therefore,
The linear displacement of the read / write head 374 on the disk 352 for a given angular displacement Dθ is about 3 to 5 times greater than the linear displacement of the spacer 26 for a given angular displacement Dθ.

【0157】本発明の好適な実施例では、ディスクドラ
イブの読みだしや書き込みの容量を増加させるために、
多数の圧電セラミックが使用されている。2つの平行な
圧電プレート10、10′を表した図42に示す配置の
例は、シャフト400に装着されている。この配置は、
1つのディスクにおける以上の読みだしや書き込みを同
時に行うために、単一のディスクの反対側面に読みだし
や書き込みを同時または択一的に行うために利用可能で
ある。しかしながら、単一の側面のディスクへの読みだ
しや書き込みには、1つの圧電プレート10又は10′
のいずれか一方のみが使用される。
In a preferred embodiment of the present invention, in order to increase the read / write capacity of the disk drive,
Many piezoelectric ceramics are used. An example of the arrangement shown in FIG. 42 representing two parallel piezoelectric plates 10, 10 ′ is mounted on a shaft 400. This arrangement
It can be used to simultaneously or alternatively perform reading and writing on the opposite side of a single disk in order to simultaneously perform the above reading and writing on one disk. However, for reading or writing to a single sided disc, one piezoelectric plate 10 or 10 '
Only one of them is used.

【0158】図42に示す配置では両方のアーム37
0、370′が、圧電プレート10、10′の穴を貫通
して伸びたシャフト400に関して旋回可能になってい
る。
In the arrangement shown in FIG.
0, 370 'is pivotable with respect to a shaft 400 extending through a hole in the piezoelectric plates 10, 10'.

【0159】各圧電プレートのために、上記穴は、それ
ぞれの短い端部28に沿って隣接する電極の間に位置さ
せるのが好ましく、セラミックの長さのおよそ1/6だ
け上記それぞれの短い端部28から離れている。圧電プ
レート10、10′は、回転可能なシャフト400に固
定され、回転するシャフト400にしたがって動くこと
ができる。一方、圧電プレート10、10′は、それぞ
れを独立して動かせるように、保持要素404と405
との間に固定的に保持されたシャフト400に回転可能
に取り付けられることもできる。上記保持要素404、
405は固定された基部(図示せず。)に取り付けられ
るのが好ましい。
[0159] For each piezoelectric plate, the holes are preferably located between adjacent electrodes along respective short ends 28, the respective short ends being approximately 1/6 of the length of the ceramic. Away from section 28. The piezo plates 10, 10 'are fixed to a rotatable shaft 400 and can move according to the rotating shaft 400. On the other hand, the piezo plates 10, 10 'are provided with holding elements 404 and 405 so that each can be moved independently.
May be rotatably mounted on a shaft 400 fixedly held between the shaft 400 and the shaft. The holding element 404,
405 is preferably mounted on a fixed base (not shown).

【0160】圧電プレート10、10′は、連結要素4
08、408′によって読みだし/書き込みのヘッド3
74、374′にそれぞれ取り付けられている。要素4
08は、長い端部40、42に沿った状態で、圧電プレ
ート10に取り付けらるか、または、圧電プレート10
を把持するのが好ましい。要素408は、セラミックの
長さの約1/2、および約5/6だけ短い端部28から
離れた点で圧電プレートに係合するのが好ましい。対応
する要素408′は、長い端部40′、42′に沿って
上記1/2およおび5/6の点で圧電プレート10′に
係合されるのが好ましい。上記1/2および5/6の点
に、x方向におけるセラミック10、10′の動きがな
い点、または、寸法の変化がおおよそ存在する。硬質要
素410は、好ましくは弾性要素411を用いて、セラ
ミック10、10′のスペーサ26、26′にそれぞれ
付勢されるのが好ましい。
The piezoelectric plates 10, 10 'are connected to the connecting elements 4
08/408 'read / write head 3
74, 374 'respectively. Element 4
08 is attached to the piezoelectric plate 10 along the long ends 40, 42, or
Is preferably gripped. The element 408 preferably engages the piezoelectric plate at a point about one-half of the length of the ceramic, and away from the end 28 that is about five-sixths shorter. The corresponding element 408 'is preferably engaged with the piezoelectric plate 10' at said 1/2 and 5/6 points along the long ends 40 ', 42'. At the 1 / and / points, there are roughly points where there is no movement of the ceramics 10, 10 ′ in the x-direction, or dimensional changes. The rigid element 410 is preferably biased to the spacers 26, 26 'of the ceramics 10, 10', respectively, preferably by means of elastic elements 411.

【0161】図42に示すような実際の配置において、
シャフト400に関する要素410上の点の回転半径と
シャフト400に関する読みだし/書き込みのヘッド3
74上の点の回転半径との比率は、1対5から1対10
の間の範囲とすることができる。その結果、与えられた
角度の移動 Dθによって、ディスク352上の読みだ
し/書き込みのヘッド374の直線上の移動は、スペー
サ26の直線上の移動よりも5倍から10倍それぞれ大
きくすることができる。
In an actual arrangement as shown in FIG.
The radius of gyration of a point on element 410 for shaft 400 and read / write head 3 for shaft 400
The ratio of the point on 74 to the radius of gyration is from 1: 5 to 1:10
Range. As a result, with a given angle of movement Dθ, the linear movement of the read / write head 374 on the disk 352 can be 5 to 10 times greater than the linear movement of the spacer 26, respectively. .

【0162】圧電プレート10、10′を含んでいるこ
のシステムは閉ループモードで作動され、書き込みヘッ
ドの位置を決定するためにディスクドライブトラックコ
ントローラ(図示せず。)を含んでいる。
The system, including the piezoelectric plates 10, 10 ', operates in a closed loop mode and includes a disk drive track controller (not shown) to determine the position of the write head.

【0163】本発明の好適な実施例において、回転性能
を高めるとともに読みだし/書き込みのヘッドの移動角
度を増加させるために、多数の圧電セラミックが使用さ
れている。図43はそのような配置の一例を示してお
り、この配置では3つの圧電セラミックが用いられてい
る。一対の圧電プレート10′、10″は、固定された
基部(図示せず。)に好適に取り付けられたシャフト4
20に関して圧電プレート10を回転させるように利用
されている。圧電プレート10に取り付けられたスペー
サ26は、アーム370の端部440に付勢されてい
る。スペーサ26がアーム370の端部440に及ぼす
力は、スペーサ26の動きにしたがって、アーム370
とこれに取り付けられた読みだし/書き込みのヘッド3
74のシャフト372に関する回転を起こさせる。
In the preferred embodiment of the present invention, a number of piezoelectric ceramics are used to increase the rotational performance and increase the read / write head travel angle. FIG. 43 shows an example of such an arrangement, in which three piezoelectric ceramics are used. A pair of piezoelectric plates 10 ', 10 "are provided with a shaft 4 suitably mounted on a fixed base (not shown).
It is used to rotate the piezoelectric plate 10 with respect to 20. The spacer 26 attached to the piezoelectric plate 10 is urged to the end 440 of the arm 370. The force exerted by the spacer 26 on the end 440 of the arm 370 depends on the movement of the spacer 26,
And read / write head 3 attached to it
The rotation of shaft 74 about shaft 372 is caused.

【0164】本発明の好適な実施例では、図39を参照
して上記で説明したように、圧電プレート10′、1
0″は、シャフト420に関して固定されるとともに、
固定された基部(図示せず。)にスライド可能に装着さ
れた要素に取り付けられたシャフトによって上記固定さ
れた基部に取り付けられることができる。一方、圧電プ
レート10′、10″は、図40に示すように固定要素
によって、あるいは、この中で説明した他の方法によっ
て、固定された基部に取り付けられることもできる。シ
ャフト420は、圧電プレート10の中心であって、好
ましくはセラミックの4つの電極の交差領域に位置させ
た穴を貫通して伸びている。圧電プレート10′に取り
付けられたスペーサ26′は、硬い円弧状要素426の
凹面側に付勢されている。上記要素426の凸面は、圧
電プレート10の長い端部40のほぼ中央に取り付けら
れるのが好ましい。圧電プレート10′の励振は、印加
される電圧に応じて、スペーサ26′をy方向または−
y方向に移動させる。スペーサ26′が要素426に及
ぼす力は、スペーサ26′の動きにしたがって要素42
6の移動を起こさせる。
In the preferred embodiment of the present invention, as described above with reference to FIG.
0 ″ is fixed with respect to the shaft 420 and
The fixed base can be attached to the fixed base (not shown) by a shaft attached to an element slidably mounted to the base. On the other hand, the piezoelectric plates 10 ', 10 "can also be mounted on a fixed base by means of fixing elements, as shown in Fig. 40, or by other methods described herein. Extending through a hole located at the center of the 10 and preferably at the intersection of the four electrodes of ceramic, the spacer 26 'attached to the piezoelectric plate 10' is a concave surface of the rigid arcuate element 426. The convex surface of the element 426 is preferably mounted approximately at the center of the long end 40 of the piezoelectric plate 10. The excitation of the piezoelectric plate 10 'is controlled by the applied voltage, depending on the voltage applied. 26 'in the y direction or-
Move in y direction. The force exerted by the spacer 26 'on the element 426 is such that the movement of the spacer 26'
Cause the movement of 6.

【0165】要素426が圧電プレート10に及ぼす力
は、θ方向または−θ方向への圧電プレート10の回転
を起こさせる。要素426と同様の円弧状要素427
は、要素426について上記で説明したように、圧電プ
レート10″のスペーサ26″の動きと圧電プレート1
0の回転とを結びつけるために、圧電プレート10の長
い端部42に付勢されるのが好ましい。y方向または−
y方向へのスペーサ26″の動きは、圧電プレート10
を−θ方向またはθ方向にそれぞれ回転させ、その回転
方向はスペーサ26′とおおよそ同じ移動 Dyをもっ
た圧電プレート10′によって誘導される方向とは反対
方向である。そのうえ、x方向または−x方向への物体
の直線移動を誘導するスペーサ26の動きは、圧電プレ
ート10の直接的な励振によって達成されることができ
る。
The force exerted on the piezoelectric plate 10 by the element 426 causes the piezoelectric plate 10 to rotate in the θ direction or the −θ direction. Arc-shaped element 427 similar to element 426
Moves the spacer 26 "on the piezoelectric plate 10" and the piezoelectric plate 1 as described above for the element 426.
Preferably, it is biased against the long end 42 of the piezoelectric plate 10 to couple the zero rotation. y direction or-
The movement of the spacer 26 "in the y direction is
Is rotated in the -θ direction or the θ direction, respectively, and the direction of rotation is opposite to the direction guided by the piezoelectric plate 10 'having the same movement Dy as the spacer 26'. Moreover, the movement of the spacer 26, which induces a linear movement of the object in the x or -x direction, can be achieved by direct excitation of the piezoelectric plate 10.

【0166】圧電プレート10、10′および10″
は、各圧電プレート10、10′および10″にそれぞ
れ取り付けられたスペーサ26、26′および26″の
動きを相互に関係させるために、電気的に接続されてい
るのが好ましい。スペーサ26の全体の動きと、その結
果として生ずる読みだし/書き込みのヘッド374の動
きは、圧電プレート10、10′および10″のそれぞ
れによって個々に生み出される動きの重ね合わせからな
るものである。なお、本発明がここで特に示し、かつ説
明したものに限られないことは当業者であれば理解され
るところであろう。むしろ、本発明の範囲は上記特許請
求の範囲によってのみ決定されるものである。
Piezoelectric plates 10, 10 'and 10 "
Are preferably electrically connected to correlate the movement of spacers 26, 26 'and 26 "attached to each piezoelectric plate 10, 10' and 10", respectively. The overall movement of the spacer 26, and the resulting movement of the read / write head 374, consists of a superposition of the movements produced individually by each of the piezoelectric plates 10, 10 'and 10 ". It will be appreciated by those skilled in the art that the present invention is not limited to what has been particularly shown and described herein, but rather the scope of the invention is to be determined solely by the appended claims. is there.

【0167】図43に示され、かつ先に説明した帯電
(electrification)のモードとの関連において上記で
説明した装置を利用すれば、そのような配置を用いてい
ないディスクドライブに比べて、読みだし/書き込みの
ヘッド374に拡大された範囲の角度および直線の移動
を与えることができるとともに、読みだし/書き込みの
ヘッドの動きをその移動範囲の全体に亘って精巧に調整
し得るという性能を向上させることができる。圧電プレ
ート10、10′および10″の励振は、読みだし/書
き込みのヘッド374のための動きの輪郭の幅広い変化
を達成することができる。
Using the apparatus shown in FIG. 43 and described above in connection with the electrification mode described above, compared to a disk drive that does not use such an arrangement, reads out. The write / write head 374 can be provided with an extended range of angles and linear movements, and improves the ability to finely adjust the movement of the read / write head over its entire movement range. be able to. Excitation of the piezoelectric plates 10, 10 'and 10 "can achieve a wide variation in the profile of movement for the read / write head 374.

【0168】[0168]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、従来のマイクロモータより高い速度、高い駆
動力及びより小さい最小ステップサイズを有するマイク
ロモータを提供することができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, it is possible to provide a micromotor having higher speed, higher driving force and smaller minimum step size than the conventional micromotor.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の好ましい実施例によるモータに有用
な圧電プレートの概略図を示す。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a piezoelectric plate useful in a motor according to a preferred embodiment of the present invention.

【図2】 は本発明の好ましい実施例による(A)の要
素の第1励起形態を示す。
FIG. 2 shows a first excitation form of the element (A) according to a preferred embodiment of the present invention.

【図3】 図2のモード図を示す。FIG. 3 shows the mode diagram of FIG. 2;

【図4】 本発明の好ましい実施例による(A)の要素
の第1励起形態を示す。
FIG. 4 shows a first excitation configuration of the element of (A) according to a preferred embodiment of the present invention.

【図5】 図4のモード図を示す。FIG. 5 shows the mode diagram of FIG.

【図6】 本発明の好ましい実施例による図1の要素の
2つの近接して配置された共振モードの共振曲線を示
す。
FIG. 6 shows the resonance curves of two closely located resonance modes of the element of FIG. 1 according to a preferred embodiment of the present invention.

【図7】 本発明の好ましい実施例によるモータに有用
な圧電要素のバイモルフ状の移動状態を示す。
FIG. 7 illustrates a bimorph-like movement of a piezoelectric element useful in a motor according to a preferred embodiment of the present invention.

【図8】 図3に示す要素の電極に印加されたときに、
要素に接触する物体の制御された運動を引き起こす電圧
パルスを示す。
8 when applied to the electrodes of the element shown in FIG.
Fig. 4 shows a voltage pulse causing a controlled movement of an object contacting the element.

【図9】 本発明の好ましい実施例による制御された運
動を達成するマイクロモータのブロック図である。
FIG. 9 is a block diagram of a micromotor that achieves controlled movement according to a preferred embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の好ましい実施例によるモータに有
用なタンデム形圧電プレートの斜視図である。
FIG. 10 is a perspective view of a tandem piezoelectric plate useful in a motor according to a preferred embodiment of the present invention.

【図11】 本発明の好ましい実施例によるモータに有
用なタンデム/パラレル形圧電プレートの斜視図であ
る。
FIG. 11 is a perspective view of a tandem / parallel piezoelectric plate useful in a motor according to a preferred embodiment of the present invention.

【図12】 は本発明の好ましい実施例によるx−y運
動に適合した圧電プレートの斜視図を示す。
FIG. 12 shows a perspective view of a piezoelectric plate adapted for xy movement according to a preferred embodiment of the present invention.

【図13】 本発明の好ましい実施例によるx−y運動
に適合した2つの圧電プレートの斜視図を示す。
FIG. 13 shows a perspective view of two piezoelectric plates adapted for xy movement according to a preferred embodiment of the present invention.

【図14】 図13の実施例を利用したx−yテーブル
の斜視図である。
14 is a perspective view of an xy table using the embodiment of FIG.

【図15】 本発明の好ましい実施例による圧電プレー
トの円筒又は球を回転させるための使用を示す。
FIG. 15 illustrates the use of a piezoelectric plate to rotate a cylinder or sphere according to a preferred embodiment of the present invention.

【図16】 本発明の好ましい実施例による圧電プレー
ト用のその他の電極形状を示す。
FIG. 16 illustrates another electrode configuration for a piezoelectric plate according to a preferred embodiment of the present invention.

【図17】 本発明の好ましい実施例による被駆動物体
に対して圧電プレートのプリローディング力を印加する
のに適した電極形状を示す。
FIG. 17 shows an electrode shape suitable for applying a preloading force of a piezoelectric plate to a driven object according to a preferred embodiment of the present invention.

【図18】 本発明の好ましい実施例による被駆動物体
に対して圧電プレートのプリローディング力を印加する
のに適した電極形状を示す。
FIG. 18 shows an electrode shape suitable for applying a preloading force of a piezoelectric plate to a driven object according to a preferred embodiment of the present invention.

【図19】 本発明の好ましい実施例による被駆動物体
に対して圧電プレートのプリローディング力を印加する
のに適した電極形状を示す。
FIG. 19 shows an electrode shape suitable for applying a preloading force of a piezoelectric plate to a driven object according to a preferred embodiment of the present invention.

【図20】 本発明の好ましい実施例による圧電プレー
トを装着する他の方法を示す。
FIG. 20 illustrates another method of mounting a piezoelectric plate according to a preferred embodiment of the present invention.

【図21】 本発明の好ましい実施例による2つの圧電
プレートを装着するための図20の装着原理の応用を示
す。
FIG. 21 shows an application of the mounting principle of FIG. 20 for mounting two piezoelectric plates according to a preferred embodiment of the present invention.

【図22】 本発明の好ましい実施例によるCDリーダ
のステージにセラミックモータを使用する他の形態を示
す。
FIG. 22 illustrates another embodiment of using a ceramic motor for a stage of a CD reader according to a preferred embodiment of the present invention.

【図23】 本発明の好ましい実施例によるCDリーダ
のステージにセラミックモータを使用する他の形態を示
す。
FIG. 23 illustrates another embodiment in which a ceramic motor is used for a stage of a CD reader according to a preferred embodiment of the present invention.

【図24】 本発明の好ましい実施例によるCDリーダ
のステージにセラミックモータを使用する他の形態を示
す。
FIG. 24 shows another embodiment in which a ceramic motor is used for a stage of a CD reader according to a preferred embodiment of the present invention.

【図25】 本発明のさらに好ましい実施例により製造
され動作される圧電マイクロモータのブロック図であ
る。
FIG. 25 is a block diagram of a piezoelectric micromotor manufactured and operated according to a further preferred embodiment of the present invention.

【図26】 マイクロモータの圧電プレートの好ましい
x−y共振モードを示す、図25のマイクロモータの概
略図である
FIG. 26 is a schematic diagram of the micromotor of FIG. 25 showing a preferred xy resonance mode of the piezoelectric plate of the micromotor.

【図27】 本発明の1の好ましい実施例による図25
のマイクロモータの圧電プレートを駆動するパルス励起
信号の概略図である。
FIG. 27 according to one preferred embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a pulse excitation signal for driving a piezoelectric plate of the micromotor of FIG.

【図28】 異なったx及びy励起振幅で駆動される圧
電マイクロモータの概略図である。
FIG. 28 is a schematic diagram of a piezoelectric micromotor driven with different x and y excitation amplitudes.

【図29】 図25の圧電マイクロモータのセラミック
プレートの他の装着状態の概略図である。
FIG. 29 is a schematic view of another mounting state of the ceramic plate of the piezoelectric micromotor of FIG. 25;

【図30】 図25の圧電マイクロモータのセラミック
プレートのさらに他の装着状態の概略図である。
FIG. 30 is a schematic view of still another mounted state of the ceramic plate of the piezoelectric micromotor of FIG. 25.

【図31】 図25、26、28−30のマイクロモー
タを物体に動作的に連結する好ましい状態を示す概略図
である。
FIG. 31 is a schematic diagram illustrating a preferred state of operatively coupling the micromotor of FIGS. 25, 26, and 28-30 to an object.

【図32】 本発明の好ましい実施例による望まれない
共振モードを抑制するための抑制部材を利用する圧電マ
イクロモータの概略図を示す。
FIG. 32 shows a schematic diagram of a piezoelectric micromotor utilizing a suppression member to suppress unwanted resonance modes according to a preferred embodiment of the present invention.

【図33】 図32のマイクロモータの誇張された振動
運動を示す。
FIG. 33 shows an exaggerated oscillatory motion of the micromotor of FIG. 32.

【図34】 は本発明の好ましい実施例による増加され
た出力及びより円滑な運動を与えるために剛性アームを
利用した圧電マイクロモータの概略図を示す。
FIG. 34 shows a schematic diagram of a piezoelectric micromotor utilizing a rigid arm to provide increased power and smoother motion according to a preferred embodiment of the present invention.

【図35】 選択された励起状態に対して図34のマイ
クロモータによって好ましく利用される2つのスペーサ
の相対運動を量的に示す。
FIG. 35 quantitatively shows the relative movement of two spacers preferably utilized by the micromotor of FIG. 34 for a selected excitation state.

【図36】 本発明の好ましい実施例による圧電プレー
トの短辺に平行な対称運動を与えるのに適合された他の
マイクロモータの概略図である。
FIG. 36 is a schematic diagram of another micromotor adapted to provide a symmetrical movement parallel to the short side of the piezoelectric plate according to a preferred embodiment of the present invention.

【図37】 本発明の好ましい実施例による圧電プレー
トの短辺に平行な対称運動を与えるのに適合されたさら
に他のマイクロモータの概略図である。
FIG. 37 is a schematic diagram of yet another micromotor adapted to provide a symmetrical movement parallel to a short side of a piezoelectric plate according to a preferred embodiment of the present invention.

【図38】 読み/書きヘッドを移動するために圧電マ
イクロモータを使用する本発明の好ましい実施例による
ディスクドライブの概略ブロック図を示す。
FIG. 38 shows a schematic block diagram of a disk drive according to a preferred embodiment of the present invention that uses a piezoelectric micromotor to move the read / write head.

【図39】 本発明の好ましい実施例による図38のデ
ィスクドライブの読み/書きアームの他の形態を示す概
略図である。
FIG. 39 is a schematic diagram showing another form of the read / write arm of the disk drive of FIG. 38 according to a preferred embodiment of the present invention.

【図40】 本発明の好ましい実施例による図38のデ
ィスクドライブの読み/書きアームの他の形態を示す概
略図である。
FIG. 40 is a schematic diagram showing another form of the read / write arm of the disk drive of FIG. 38 according to a preferred embodiment of the present invention;

【図41】 本発明の好ましい実施例による図38のデ
ィスクドライブの読み/書きアームの他の形態を示す概
略図である。
FIG. 41 is a schematic diagram illustrating another form of the read / write arm of the disk drive of FIG. 38 according to a preferred embodiment of the present invention.

【図42】 本発明の好ましい実施例によるデュアルデ
ィスクドライブの概略図である。
FIG. 42 is a schematic diagram of a dual disk drive according to a preferred embodiment of the present invention.

【図43】 本発明の好ましい実施例による、増加され
た回転及び直線変位範囲を与える一方、読み/書きヘッ
ドの運動の良好なチューニングを可能にするように適合
された3つの圧電プレート配置の概略図である。
FIG. 43 is a schematic of a three piezo plate arrangement adapted to provide increased rotational and linear displacement ranges while allowing good tuning of read / write head movement, according to a preferred embodiment of the present invention. FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…圧電プレート、14,16,18,20…電極、
26…スペーサ。
10: piezoelectric plate, 14, 16, 18, 20 ... electrodes,
26 ... spacer.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭52−29192(JP,A) 特開 昭60−176471(JP,A) 特開 平5−3688(JP,A) 特開 平2−142367(JP,A) 特開 平5−49274(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H02N 2/00 H01L 41/09 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (56) References JP-A-52-29192 (JP, A) JP-A-60-176471 (JP, A) JP-A-5-3688 (JP, A) JP-A-2- 142367 (JP, A) JP-A-5-49274 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H02N 2/00 H01L 41/09

Claims (28)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 第1及び第2長辺、第1及び第2短辺、
長辺と短辺で囲まれた前面及び裏面、該前面に接続され
た複数の電極と裏面に接続された対向電極を有する第1
圧電プレートと、 第1及び第2長辺、第1及び第2短辺、長辺と短辺で囲
まれた前面及び裏面、該前面に接続された複数の電極と
裏面に接続された対向電極を有する第2圧電プレート
と、 第1圧電プレートの第1短辺の近傍の一端で第1長辺に
取り付けられ、物体の表面に係合する第1スペーサと、 第2圧電プレートの第1短辺の近傍の一端で第1長辺に
取り付けられ、物体の表面に係合する第2スペーサと、 各圧電プレートの一部に印加され、各スペーサを物体の
表面に押圧する弾性力源と、 複数の電極のうち、少なくとも幾つかの電極に励起電圧
を印加する電圧源とからなり、 第1圧電プレートの第1短辺は第2圧電プレートの第1
短辺にほぼ平行でかつ近接していることを特徴とする、
物体に対して運動を与える圧電マイクロモータ。
A first and a second long side, a first and a second short side,
A first surface having a front surface and a back surface surrounded by long sides and short sides, a plurality of electrodes connected to the front surface, and a counter electrode connected to the back surface;
Piezoelectric plate, first and second long sides, first and second short sides, front and back surfaces surrounded by long and short sides, a plurality of electrodes connected to the front surface, and opposing electrodes connected to the back surface A first spacer attached to the first long side at one end near the first short side of the first piezoelectric plate and engaged with a surface of the object; and a first short plate of the second piezoelectric plate. A second spacer attached to the first long side at one end near the side and engaging the surface of the object; an elastic force source applied to a part of each piezoelectric plate to press each spacer against the surface of the object; A voltage source for applying an excitation voltage to at least some of the plurality of electrodes; a first short side of the first piezoelectric plate is a first short side of the second piezoelectric plate;
Characterized by being substantially parallel and close to the short side,
A piezoelectric micromotor that gives motion to an object.
【請求項2】 前記弾性力源は少なくとも第2長辺の一
部に印加される請求項1に記載のマイクロモータ。
2. The micromotor according to claim 1, wherein the elastic force source is applied to at least a part of the second long side.
【請求項3】 前記弾性力源は、圧電プレートの長辺上
の点であって、前記長辺の面に垂直な運動振幅がほぼゼ
ロである点に印加される請求項2に記載のマイクロモー
タ。
3. The micro-electrode according to claim 2, wherein the elastic force source is applied to a point on a long side of the piezoelectric plate, the point having a motion amplitude perpendicular to the long side surface being substantially zero. motor.
【請求項4】 前記電圧源は前記電極の少なくとも幾つ
かの電極にAC励起電圧を印加する請求項1から3のい
ずれかに記載のマイクロモータ。
4. The micromotor according to claim 1, wherein the voltage source applies an AC excitation voltage to at least some of the electrodes.
【請求項5】 前記電極は、各圧電プレートの前面上の
複数の電極と、各圧電プレートの裏面上の少なくとも1
つの電極とからなる請求項1から4のいずれかに記載の
マイクロモータ。
5. An electrode comprising: a plurality of electrodes on a front surface of each piezoelectric plate; and at least one electrode on a back surface of each piezoelectric plate.
The micromotor according to any one of claims 1 to 4, comprising one electrode.
【請求項6】 前記前面上の複数の電極は2つの対角方
向に配置された4個の電極からなり、前記電圧源は前記
複数の電極の少なくとも幾つかの電極にAC励起電圧を
印加する請求項5に記載のマイクロモータ。
6. The plurality of electrodes on the front surface comprise two diagonally arranged four electrodes, and the voltage source applies an AC excitation voltage to at least some of the plurality of electrodes. A micromotor according to claim 5.
【請求項7】 各圧電プレートの4つの電極のうち、一
方の対角方向に配置される2つの電極は同一極性の励起
電圧が印加される請求項5または6に記載のマイクロモ
ータ。
7. The micromotor according to claim 5, wherein an excitation voltage having the same polarity is applied to two electrodes arranged in one diagonal direction among the four electrodes of each piezoelectric plate.
【請求項8】 各圧電プレートの4つの電極のうち、一
方の対角方向に配置される2つの電極に印加される第1
励起電圧と、他方の対角方向に配置される2つの電極に
印加される第2励起電圧とは、逆極性である請求項6ま
たは7に記載のマイクロモータ。
8. A first voltage applied to two electrodes arranged in one diagonal direction among four electrodes of each piezoelectric plate.
The micromotor according to claim 6, wherein the excitation voltage and the second excitation voltage applied to the other two electrodes arranged in the diagonal directions have opposite polarities.
【請求項9】 前記第1及び第2圧電プレートのそれぞ
れは少なくとも1つの長辺に接続された少なくとも1つ
の追加の電極を有し、 電圧源は少なくとも幾つかの追加電極に励起電圧を印加
する請求項1から8のいずれかに記載のマイクロモー
タ。
9. Each of the first and second piezoelectric plates has at least one additional electrode connected to at least one long side, and the voltage source applies an excitation voltage to at least some of the additional electrodes. A micromotor according to claim 1.
【請求項10】 前記少なくとも一つの追加電極を第1
短辺の近傍の第1長辺に設けた請求項9に記載のマイク
ロモータ。
10. The method according to claim 1, wherein the at least one additional electrode is a first electrode.
The micromotor according to claim 9, wherein the micromotor is provided on the first long side near the short side.
【請求項11】 更に別の追加電極を第2長辺上で、第
2短辺に近い位置に設けた請求項10に記載のマイクロ
モータ。
11. The micromotor according to claim 10, wherein another additional electrode is provided on the second long side at a position close to the second short side.
【請求項12】 前記電圧源は追加電極に励起電圧を印
加し、これにより前記物体の表面にほぼ垂直な方向にお
けるスペーサの運動を増大する請求項9から11のいず
れかに記載のマイクロモータ。
12. The micromotor according to claim 9, wherein the voltage source applies an excitation voltage to an additional electrode, thereby increasing the movement of the spacer in a direction substantially perpendicular to the surface of the object.
【請求項13】 前記第1及び第2圧電プレートのそれ
ぞれは第1長辺上で、第1短辺に近い位置に取り付けら
れた追加電極を有し、 前記電圧源は第1圧電プレートの追加電極に前記第1励
起電圧を印加するとともに、第2圧電プレートの追加電
極に前記第2励起電圧を印加する請求項8に記載のマイ
クロモータ。
13. Each of the first and second piezoelectric plates has an additional electrode mounted on a first long side at a position near the first short side, and the voltage source is an additional electrode of the first piezoelectric plate. 9. The micromotor according to claim 8, wherein the first excitation voltage is applied to an electrode, and the second excitation voltage is applied to an additional electrode of a second piezoelectric plate.
【請求項14】 前記第1及び第2圧電プレートは、そ
れぞれの前記長辺上の点であって、前記長辺の面に垂直
な運動振幅がほぼゼロである点で弾性的に支持されてい
る請求項1から8または請求項9から13のいずれかに
記載のマイクロモータ。
14. The first and second piezoelectric plates are elastically supported at points on each of the long sides where a motion amplitude perpendicular to a plane of the long side is substantially zero. The micromotor according to any one of claims 1 to 8 or 9 to 13.
【請求項15】 前記弾性力源は、調整可能である請求
項1から8または請求項9から14のいずれかに記載の
マイクロモータ。
15. The micromotor according to claim 1, wherein the elastic force source is adjustable.
【請求項16】 複数の第1圧電プレートと、複数の第
2圧電プレートとを設け、各圧電プレートのスペーサは
物体を弾性的に押圧している請求項1から8または請求
項9から15のいずれかに記載のマイクロモータ。
16. A method according to claim 1, wherein a plurality of first piezoelectric plates and a plurality of second piezoelectric plates are provided, and a spacer of each piezoelectric plate elastically presses an object. The micromotor according to any one of the above.
【請求項17】 各スペーサによって物体に印加される
力に対する反力を与えるために、該スペーサと係合する
物体の表面と反対側の表面に係合する逆支持装置をさら
に含む請求項1から8または請求項9から16のいずれ
かに記載のマイクロモータ。
17. The apparatus of claim 1, further comprising a reverse support device engaging a surface opposite the surface of the object engaging the spacer to provide a reaction to the force applied to the object by each spacer. A micromotor according to claim 8 or claim 9.
【請求項18】 前記逆支持装置は少なくとも一つの平
坦な面に取り付けられた電極を有する圧電ベアリングか
らなり、 前記電圧源は少なくとも幾らかの圧電ベアリングの電極
に電圧を印加する請求項17に記載のマイクロモータ。
18. The device of claim 17, wherein the reverse support device comprises a piezoelectric bearing having electrodes mounted on at least one flat surface, and wherein the voltage source applies a voltage to at least some of the electrodes of the piezoelectric bearing. Micro motor.
【請求項19】第1及び第2長辺、第1及び第2短辺、
長辺と短辺で囲まれた前面及び裏面、該前面に接続され
た複数の電極と裏面に接続された対向電極を有する圧電
プレートと、 圧電プレートの第1短辺に取り付けられ、物体の表面に
係合するスペーサと、 圧電プレートの第2短辺に取り付けられ、スペーサを物
体の表面に押圧する弾性力源と、 少なくとも幾つかの前記電極を励起する電力源とからな
り、 前記スペーサの長さは、圧電プレートが所望の共振モー
ドで振動する周波数の波長の半波長の整数倍に等しい、
物体を動かすマイクロモータ。
19. The first and second long sides, the first and second short sides,
A piezoelectric plate having a front surface and a back surface surrounded by a long side and a short side, a plurality of electrodes connected to the front surface, and a counter electrode connected to the back surface; A spacer that is attached to the second short side of the piezoelectric plate and presses the spacer against the surface of the object; and a power source that excites at least some of the electrodes. Is equal to an integral multiple of half the wavelength of the frequency at which the piezoelectric plate vibrates in the desired resonance mode,
A micromotor that moves an object.
【請求項20】 第1及び第2長辺、第1及び第2短
辺、長辺と短辺で囲まれた前面及び裏面、該前面に接続
された複数の電極と裏面に接続された対向電極を有する
圧電プレートと、 圧電プレートの第1短辺の中心に取り付けられ物体に押
圧される第1スペーサと、 一端が圧電プレートの第2短辺に取り付けられ、他端が
第2スペーサに取り付けられたアームとからなり、 第1及び第2スペーサは互いに隣接する平行な面を有
し、物体に対して付勢され、物体を動かすマイクロモー
タ。
20. First and second long sides, first and second short sides, front and back surfaces surrounded by long and short sides, a plurality of electrodes connected to the front surface, and opposing surfaces connected to the back surface. A piezoelectric plate having electrodes; a first spacer attached to the center of the first short side of the piezoelectric plate and pressed against an object; one end attached to the second short side of the piezoelectric plate and the other end attached to the second spacer A first and second spacer having parallel surfaces adjacent to each other and biased against the object to move the object.
【請求項21】 第1及び第2長辺、第1及び第2短
辺、長辺と短辺で囲まれた前面及び裏面、該前面に接続
された複数の電極と裏面に接続された対向電極を有する
第1圧電プレートと、 第1及び第2長辺、第1及び第2短辺、長辺と短辺で囲
まれた前面及び裏面、該前面に接続された複数の電極と
裏面に接続された対向電極を有する第2圧電プレート
と、 第1、第2圧電プレートのそれぞれの第1短辺に取り付
けられ、物体の表面に係合するスペーサと、 前記第1圧電プレートの第1長辺に係合する少なくとも
1つの固定サポート、及び第1圧電プレートの第2長辺
に係合する少なくとも1つに弾性サポートと、 前記第2圧電プレートの第1長辺に係合する少なくとも
1つの弾性サポート、及び第2圧電プレートの第2長辺
に係合する少なくとも1つの固定サポートとからなり、 第1圧電プレートと、第2圧電プレートとを平行に対向
させて配置するとともに、圧電プレートの長辺同士を平
行に配置し、 第1圧電プレートの第1長辺は第2圧電プレートの第1
長辺に隣接しているマイクロモータ。
21. First and second long sides, first and second short sides, front and back faces surrounded by long and short sides, a plurality of electrodes connected to the front face, and opposing faces connected to the back face. A first piezoelectric plate having electrodes, a first and a second long side, a first and a second short side, a front surface and a back surface surrounded by the long and short sides, and a plurality of electrodes and a back surface connected to the front surface. A second piezoelectric plate having a connected counter electrode, a spacer attached to a first short side of each of the first and second piezoelectric plates and engaging a surface of an object, a first length of the first piezoelectric plate; At least one fixed support engaging the side, and at least one elastic support engaging the second long side of the first piezoelectric plate; and at least one engaging the first long side of the second piezoelectric plate. A resilient support, and a small number of engagement with the second long side of the second piezoelectric plate. At least one fixed support, the first piezoelectric plate and the second piezoelectric plate are arranged so as to face in parallel with each other, and the long sides of the piezoelectric plate are arranged in parallel with each other. The long side is the first of the second piezoelectric plate
Micromotor adjacent to the long side.
【請求項22】 前記各サポートは、第1、第2圧電プ
レートのそれぞれの長辺上の点であって、前記長辺の面
に垂直な運動振幅がほぼゼロである点で前記各圧電プレ
ートに係合し、 各サポートは前記長辺に平行な方向にスライド可能であ
る請求項21に記載のマイクロモータ。
22. Each of said supports is a point on a long side of each of the first and second piezoelectric plates, and a point at which a motion amplitude perpendicular to a plane of the long side is substantially zero. 22. The micromotor according to claim 21, wherein each support is slidable in a direction parallel to the long side.
【請求項23】 第1及び第2長辺、第1及び第2短
辺、長辺と短辺で囲まれた前面及び裏面、該前面に接続
された複数の電極と裏面に接続された対向電極を有する
圧電プレートと、 前記圧電プレートの長辺上の点であって、前記長辺の面
に垂直な運動振幅がほぼゼロである点で、前記圧電プレ
ートに弾性力を印加する複数の弾性要素とからなるマイ
クロモータ。
23. First and second long sides, first and second short sides, front and back faces surrounded by long and short sides, a plurality of electrodes connected to the front faces, and opposing faces connected to the back faces. A piezoelectric plate having electrodes; and a plurality of elastic members for applying an elastic force to the piezoelectric plate at a point on a long side of the piezoelectric plate, wherein a motion amplitude perpendicular to a plane of the long side is substantially zero. Micromotor consisting of elements.
【請求項24】 基部に固定された第1の軸の回りに旋
回可能で、2つの長辺及び2つの短辺を有する第1圧電
プレートと、 第1圧電プレートのいずれかの辺に取り付けられ、物体
の表面に係合する第1スペーサと、 第2の軸の回りに旋回可能で、2つの長辺及び2つの短
辺を有する第2圧電プレートと、 該第2圧電プレートのいずれかの辺に取り付けられた第
2スペーサからなり、前記第2スペーサは前記第1圧電
プレートの辺に対して付勢されている、物体を動かすマ
イクロモータ。
24. A first piezoelectric plate rotatable about a first axis fixed to a base and having two long sides and two short sides, and attached to one of the sides of the first piezoelectric plate. A first spacer engaging a surface of the object, a second piezoelectric plate pivotable about a second axis and having two long sides and two short sides, and one of the second piezoelectric plates. A micromotor for moving an object, comprising a second spacer attached to a side, the second spacer being biased against a side of the first piezoelectric plate.
【請求項25】 前記第2スペーサは前記第1圧電プレ
ートの長辺に対して付勢されている請求項24に記載の
マイクロモータ。
25. The micromotor according to claim 24, wherein the second spacer is urged against a long side of the first piezoelectric plate.
【請求項26】 前記スペーサと前記第1圧電プレート
の長辺の間に位置する剛性の弓形要素からなり、 該弓形要素は、前記スペーサの運動と前記第1圧電プレ
ートの運動を連結する請求項24または25に記載のマ
イクロモータ。
26. A rigid arcuate element located between the spacer and a long side of the first piezoelectric plate, the arcuate element coupling movement of the spacer and movement of the first piezoelectric plate. 26. The micromotor according to 24 or 25.
【請求項27】 軸の回りに旋回可能で、2つの長辺及
び2つの短辺を有する第3圧電プレートと、 該第3圧電プレートのいずれかの辺に取り付けられたス
ペーサからなり、 該第3の圧電プレートのスペーサは、前記第1の圧電プ
レートの辺であって、前記第2圧電プレートのスペーサ
が付勢している辺と反対側の辺を付勢している請求項2
4、25または26に記載のマイクロモータ。
27. A third piezoelectric plate rotatable about an axis and having two long sides and two short sides, and a spacer attached to any side of the third piezoelectric plate. 3. The spacer of the third piezoelectric plate urges a side of the first piezoelectric plate that is opposite to a side of the second piezoelectric plate that is urged by the spacer. 4.
27. The micromotor according to 4, 25 or 26.
【請求項28】 上記スペーサは、セラミックで構成さ
れたことを特徴とする請求項1から27のいずれか一項
記載のマイクロモータ。
28. The micromotor according to claim 1, wherein the spacer is made of ceramic.
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