JP3200315B2 - 振動アクチュエータ - Google Patents
振動アクチュエータInfo
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- JP3200315B2 JP3200315B2 JP32240294A JP32240294A JP3200315B2 JP 3200315 B2 JP3200315 B2 JP 3200315B2 JP 32240294 A JP32240294 A JP 32240294A JP 32240294 A JP32240294 A JP 32240294A JP 3200315 B2 JP3200315 B2 JP 3200315B2
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- vibrators
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、振動アクチュエータに
関するもので、特に、定在波が励振されて駆動力を発生
する振動アクチュエータに関するものである。
関するもので、特に、定在波が励振されて駆動力を発生
する振動アクチュエータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来技術について図５を用いて説明す
る。
る。
【０００３】従来、定在波が励振されて駆動力を発生す
る超音波モータは、特開昭６３−２９０１７６号公報、
特開昭６３−２９４２６９号公報、特開平１−１１００
７０号公報、特開平１−１１００７１号公報に記載され
るように、図５の様に構成されている。
る超音波モータは、特開昭６３−２９０１７６号公報、
特開昭６３−２９４２６９号公報、特開平１−１１００
７０号公報、特開平１−１１００７１号公報に記載され
るように、図５の様に構成されている。
【０００４】この超音波モータは、図５（ｃ）の様にＬ
モードと呼ばれる縦振動と、Ｂモードと呼ばれる屈曲振
動が同時に発生し、図５（ｂ）の様に移動体と接する振
動伝達体４ａ、４ｂが楕円運動し上記振動伝達体４ａ、
４ｂに加圧された移動体７が、楕円の回転方向に移動す
る物である。
モードと呼ばれる縦振動と、Ｂモードと呼ばれる屈曲振
動が同時に発生し、図５（ｂ）の様に移動体と接する振
動伝達体４ａ、４ｂが楕円運動し上記振動伝達体４ａ、
４ｂに加圧された移動体７が、楕円の回転方向に移動す
る物である。
【０００５】例えば、図５（ｂ）の駆動用圧電素子２
ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは電極板１を上下からはさむ形に
接着されており、支持体４ｃで下部圧電素子２ｂ、２ｄ
に接着で固定されている。振動伝達体４ａ、４ｂは図５
（ｃ）のＢモードの定在波のピーク付近いわゆる腹の部
分に設けられ、この振動伝達体４ａ、４ｂが楕円運動す
る事によって移動体７を楕円の回転方向に移動させる事
が出来る。
ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは電極板１を上下からはさむ形に
接着されており、支持体４ｃで下部圧電素子２ｂ、２ｄ
に接着で固定されている。振動伝達体４ａ、４ｂは図５
（ｃ）のＢモードの定在波のピーク付近いわゆる腹の部
分に設けられ、この振動伝達体４ａ、４ｂが楕円運動す
る事によって移動体７を楕円の回転方向に移動させる事
が出来る。
【０００６】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら上記
従来例では、アクチュエータの大きさは振動体（１、２
ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の寸法より小さくはできず、移
動距離が短い場合この振動体の寸法は無視できない長さ
となる。さらに、小型化をするために振動体を小さくす
ると、共振周波数が上がってしまい、制御性が悪くなっ
てしまう。また、振動体全体の屈曲振動と、縦振動の共
振周波数を合わせることを行うが、実際、支持体を固定
してしまうと振動体の振動モードが変化してしまい、目
的の振動モードの共振周波数がずれてしまう（図５
（ｄ）参照）。
従来例では、アクチュエータの大きさは振動体（１、２
ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）の寸法より小さくはできず、移
動距離が短い場合この振動体の寸法は無視できない長さ
となる。さらに、小型化をするために振動体を小さくす
ると、共振周波数が上がってしまい、制御性が悪くなっ
てしまう。また、振動体全体の屈曲振動と、縦振動の共
振周波数を合わせることを行うが、実際、支持体を固定
してしまうと振動体の振動モードが変化してしまい、目
的の振動モードの共振周波数がずれてしまう（図５
（ｄ）参照）。
【０００７】
【課題を解決するための手段および作用】上記目的を達
成するために、請求項１に係る発明は、振動体に定在波
が励振されて駆動力を発生する振動アクチュエータにお
いて、前記振動体は弾性体と屈曲振動および縦振動を発
生させる複数の振動子とから成り、前記複数の振動子は
屈曲振動と縦振動の共振周波数が略一致する寸法に形成
されると共に共振周波数に略一致する信号が入力され、
振動体の振動エネルギーを伝達する振動伝達体が前記弾
性体もしくは前記振動子に設けられ、前記弾性体は片端
支持されて前記弾性体の弾性力により前記振動伝達体を
駆動対象物に加圧するように固定されたことを特徴とす
る。
成するために、請求項１に係る発明は、振動体に定在波
が励振されて駆動力を発生する振動アクチュエータにお
いて、前記振動体は弾性体と屈曲振動および縦振動を発
生させる複数の振動子とから成り、前記複数の振動子は
屈曲振動と縦振動の共振周波数が略一致する寸法に形成
されると共に共振周波数に略一致する信号が入力され、
振動体の振動エネルギーを伝達する振動伝達体が前記弾
性体もしくは前記振動子に設けられ、前記弾性体は片端
支持されて前記弾性体の弾性力により前記振動伝達体を
駆動対象物に加圧するように固定されたことを特徴とす
る。
【０００８】また請求項２に係る発明は、前記振動体を
複数個並べて用いることを特徴とする。
複数個並べて用いることを特徴とする。
【０００９】また、請求項３の発明は、前記弾性体を前
記振動伝達体が駆動対象物に加圧される様に固定した事
を特徴とする。
記振動伝達体が駆動対象物に加圧される様に固定した事
を特徴とする。
【００１０】また、請求項４の発明は、前記振動体を複
数個並べて用いることを特徴とする。
数個並べて用いることを特徴とする。
【００１１】
（第１の実施例）以下に本発明における超音波モータの
実施例について説明する。
実施例について説明する。
【００１２】図１は本発明の特徴を最もよく表す図面で
あり、１は弾性体兼ＧＮＤ用電極板であり、２ａ、２ｂ
は上下面に蒸着電極の施された振動子（電気−機械エネ
ルギー変換素子としての駆動用圧電素子）、３ａ、３ｂ
は前記振動子に印加する電圧の信号源である。
あり、１は弾性体兼ＧＮＤ用電極板であり、２ａ、２ｂ
は上下面に蒸着電極の施された振動子（電気−機械エネ
ルギー変換素子としての駆動用圧電素子）、３ａ、３ｂ
は前記振動子に印加する電圧の信号源である。
【００１３】そこで、上部振動子２ａには伸びる信号
を、下部振動子２ｂには縮む信号をそれぞれ入力する
と、図１（ｂ）の様に振動体は屈曲振動を起こす（ここ
では２次の屈曲モード）。また、上部下部両振動子２
ａ、２ｂに同じ信号を印加すると図１（ｃ）の様に振動
体はまっすぐ伸び、縮み（ここでは１次の縦振動）をお
こす。これらの振動モードの共振周波数が近接している
場合、１つの振動に対して同時に２つの振動モードが現
れる。さらに、上部下部振動子２ａ、２ｂに入力する信
号の位相をずらす事によって質点は楕円運動をおこし、
接触する物を駆動することができる。
を、下部振動子２ｂには縮む信号をそれぞれ入力する
と、図１（ｂ）の様に振動体は屈曲振動を起こす（ここ
では２次の屈曲モード）。また、上部下部両振動子２
ａ、２ｂに同じ信号を印加すると図１（ｃ）の様に振動
体はまっすぐ伸び、縮み（ここでは１次の縦振動）をお
こす。これらの振動モードの共振周波数が近接している
場合、１つの振動に対して同時に２つの振動モードが現
れる。さらに、上部下部振動子２ａ、２ｂに入力する信
号の位相をずらす事によって質点は楕円運動をおこし、
接触する物を駆動することができる。
【００１４】上記原理を用いてレンズ駆動用に応用した
実施例を図２に示す。レンズ８は光軸方向に移動できる
ようにガイド部材としてのガイドバー７ａに平行に移動
できるレンズ保持部材としてのスリーブ５に取り付けら
れている。また、スリーブ５には、前記振動体が取り付
けられスリーブごとレンズ８を駆動できるようになって
いる。そこで、振動体の一部である弾性体１をスリーブ
５に取り付ける面は若干斜めになっており、振動子２ｂ
に固着された振動伝達体４が弾性体１の弾性力によって
ガイドバー７ａに加圧されるようにネジ６で固定され
る。
実施例を図２に示す。レンズ８は光軸方向に移動できる
ようにガイド部材としてのガイドバー７ａに平行に移動
できるレンズ保持部材としてのスリーブ５に取り付けら
れている。また、スリーブ５には、前記振動体が取り付
けられスリーブごとレンズ８を駆動できるようになって
いる。そこで、振動体の一部である弾性体１をスリーブ
５に取り付ける面は若干斜めになっており、振動子２ｂ
に固着された振動伝達体４が弾性体１の弾性力によって
ガイドバー７ａに加圧されるようにネジ６で固定され
る。
【００１５】または、図２（ｃ）の様にスリーブ５′に
斜めに切り込みがあり弾性体１を圧入し固定される。こ
れによって振動伝達体４がガイドバー７ａに加圧され
る。
斜めに切り込みがあり弾性体１を圧入し固定される。こ
れによって振動伝達体４がガイドバー７ａに加圧され
る。
【００１６】この構成において、振動子２ａ、２ｂに位
相のずれたサイン波、もしくは矩形波等を入力する事に
よってスリーブ５、５′が駆動されレンズ８は光軸方向
に駆動でき、また、振動子のどちらかの入力の位相を１
８０度ずらすと駆動方向を反転することができる。
相のずれたサイン波、もしくは矩形波等を入力する事に
よってスリーブ５、５′が駆動されレンズ８は光軸方向
に駆動でき、また、振動子のどちらかの入力の位相を１
８０度ずらすと駆動方向を反転することができる。
【００１７】（第２の実施例）しかしながら、図５の従
来例は、振動伝達体は２カ所なのに対し、上述実施例１
は、小型化のために振動伝達体４は一箇所になるため、
駆動力が従来例より小さくなってしまう。そこで、スペ
ースのある方向に複数個配置して駆動力を上げたことが
第２の実施例である。
来例は、振動伝達体は２カ所なのに対し、上述実施例１
は、小型化のために振動伝達体４は一箇所になるため、
駆動力が従来例より小さくなってしまう。そこで、スペ
ースのある方向に複数個配置して駆動力を上げたことが
第２の実施例である。
【００１８】そこで、実施例１同様図３（ａ）の様にレ
ンズ８を光軸方向に駆動させる場合、図３（ｂ）の様に
１つのレンズ８に対して２つの振動体を光軸直交方向に
同じ向きで配置し同じ信号で駆動することができる。具
体的にはスリーブ５を２本のガイドバー７ａ、７ｃで支
持すると共に、２つの弾性体１−１、１−２をガイドバ
ー７ａ、７ｃに対応する位置に配設する。すなわち弾性
体１−１、振動子２ａ−１、２ｂ−１及び振動伝達体４
−１から成る第１の振動体をガイドバー７ａに対応さ
せ、弾性体１−２、振動子２ａ−２、２ｂ−２及び振動
伝達体４−２から成る第２の振動体をガイドバー７ｃに
対応させる。なお、弾性体１−１、１−２はネジ６−
１、６−２によってスリーブ５に固定される。また、図
３（ｃ）の様に、反対向きに２つの振動体を配置し位相
の１８０度異なる信号で駆動する事もできる。
ンズ８を光軸方向に駆動させる場合、図３（ｂ）の様に
１つのレンズ８に対して２つの振動体を光軸直交方向に
同じ向きで配置し同じ信号で駆動することができる。具
体的にはスリーブ５を２本のガイドバー７ａ、７ｃで支
持すると共に、２つの弾性体１−１、１−２をガイドバ
ー７ａ、７ｃに対応する位置に配設する。すなわち弾性
体１−１、振動子２ａ−１、２ｂ−１及び振動伝達体４
−１から成る第１の振動体をガイドバー７ａに対応さ
せ、弾性体１−２、振動子２ａ−２、２ｂ−２及び振動
伝達体４−２から成る第２の振動体をガイドバー７ｃに
対応させる。なお、弾性体１−１、１−２はネジ６−
１、６−２によってスリーブ５に固定される。また、図
３（ｃ）の様に、反対向きに２つの振動体を配置し位相
の１８０度異なる信号で駆動する事もできる。
【００１９】また、左右に配置するスペースが無い場
合、上下に配置する事もできる。図４は１つのスリーブ
５の中に上下に振動体を配置し１８０度位相の異なる信
号で各々の振動子を駆動することを示している。
合、上下に配置する事もできる。図４は１つのスリーブ
５の中に上下に振動体を配置し１８０度位相の異なる信
号で各々の振動子を駆動することを示している。
【００２０】これらの事によって駆動力を増加させるこ
とができる。
とができる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
弾性体の片端を固定する構造の振動体により、共振周波
数を上げずに振動アクチュエータの小型化が可能にな
る。
弾性体の片端を固定する構造の振動体により、共振周波
数を上げずに振動アクチュエータの小型化が可能にな
る。
【００２２】また、本発明によれば、屈曲振動と縦振動
の共振周波数が略一致するので、効率の良い振動アクチ
ュエータを提供できる。
の共振周波数が略一致するので、効率の良い振動アクチ
ュエータを提供できる。
【００２３】また、本発明によれば、弾性体の弾性力を
利用して振動体を接触体に加圧固定する事によって他の
加圧手段を必要としないので、小型化及び低コスト化が
実現できる。
利用して振動体を接触体に加圧固定する事によって他の
加圧手段を必要としないので、小型化及び低コスト化が
実現できる。
【００２４】また、本発明によれば、空いているスペー
スを利用して振動体を複数個配置する事によって駆動力
を増加する事が可能になる。
スを利用して振動体を複数個配置する事によって駆動力
を増加する事が可能になる。
【図１】本発明の第１の実施例に係る超音波モータの駆
動原理を説明する図である。
動原理を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る超音波モータの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施例に係る超音波モータの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図４】本発明の第３の実施例に係る超音波モータの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図５】従来例に係る超音波モータの駆動原理を示す図
である。
である。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−11983（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−135278（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−26476（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−17716（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−122961（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−116415（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57／46517（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (2)
- 【請求項１】 振動体に定在波が励振されて駆動力を発
生する振動アクチュエータにおいて、前記振動体は弾性
体と屈曲振動および縦振動を発生させる複数の振動子と
から成り、前記複数の振動子は屈曲振動と縦振動の共振
周波数が略一致する寸法に形成されると共に共振周波数
に略一致する信号が入力され、振動体の振動エネルギー
を伝達する振動伝達体が前記弾性体もしくは前記振動子
に設けられ、前記弾性体は片端支持されて前記弾性体の
弾性力により前記振動伝達体を駆動対象物に加圧するよ
うに固定されたことを特徴とする振動アクチュエータ。 - 【請求項２】 前記振動体を複数個並べて用いることを
特徴とする請求項１に記載の振動アクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32240294A JP3200315B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 振動アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32240294A JP3200315B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 振動アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08182354A JPH08182354A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3200315B2 true JP3200315B2 (ja) | 2001-08-20 |
Family
ID=18143267
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32240294A Expired - Fee Related JP3200315B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | 振動アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3200315B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1322030A1 (en) * | 2000-08-11 | 2003-06-25 | Ecchandes Inc. | Overlapping type piezoelectric stator, overlapping type piezoelectric acturator and applications thereof |
| JP6429608B2 (ja) * | 2014-11-28 | 2018-11-28 | キヤノン株式会社 | 振動型アクチュエータ、超音波モータ、及び光学機器 |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP32240294A patent/JP3200315B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08182354A (ja) | 1996-07-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
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