JP3200316B2 - 振動アクチュエータ - Google Patents

振動アクチュエータ

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JP3200316B2 JP32241894A JP32241894A JP3200316B2 JP 3200316 B2 JP3200316 B2 JP 3200316B2 JP 32241894 A JP32241894 A JP 32241894A JP 32241894 A JP32241894 A JP 32241894A JP 3200316 B2 JP3200316 B2 JP 3200316B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は定在波により駆動力を得
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、超音波振動を利用した超音波モー
タとして、弾性振動体に発生した定在波を用いる定在波
型リニア超音波モータが知られている。これは、弾性振
動体に貼り合わされた振動子に特定周波数の電圧を印加
することで前記弾性振動体に屈曲振動と縦振動を励起さ
せ、弾性振動体に設けた運動抽出部を介して駆動力を得
るものである。
【0003】次に図6を用いて定在波型リニア超音波モ
ータの駆動原理について簡単に説明する。
【0004】図において、51は移動体、52は弾性部
材からなる振動体、52a、52bは弾性振動体に一体
的に設けられた運動抽出部、53は弾性振動体52に縦
振動と屈曲振動を励起させるための圧電振動子、52
a、53b、53cは圧電振動子53に特定周波数の電
圧を印加するための電極膜である。尚、印加回路につい
ては不図示とした。
【0005】前述のような構成において、電極膜53
a、53bに互いに位相の90°異なる特定周波数の電
圧を印加すると、圧電振動子53はその周波数で伸縮を
くり返す。この圧電振動子53の伸縮によって、弾性振
動体52に縦振動と屈曲振動が励起され、さらには運動
抽出部52a、52bはそれぞれ同方向に回転する楕円
運動を行う。そこで、運動抽出部52a、52bに移動
体51を加圧接触させれば、移動体51は例えば矢印方
向に移動する。
【0006】尚、図5では屈曲振動は4次モード、縦振
動は1次モードとしたが、駆動力を得られればこれに限
るものではない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では、電圧印加用のリード線が圧電振動子の面に直接
半田付け等により取りつけられていたため、圧電振動子
を積層することが半田付け等による接続構造により困難
であり、積層により駆動電圧を下げたり、楕円運動の振
幅を増大させ駆動力を増大させたりすることが難しい。
【0008】そこで本発明の目的は、振動子を複数枚重
ねた積層構造にしても、電圧印加用配線が簡易に振動子
に取り付けられるような構造を提供することである。
【0009】又、本発明の目的は振動子への電圧印加供
給のための接続作業の簡易な構造を提供することであ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は振動
子によって振動体に屈曲振動及び縦振動を励振させ、定
在波によって駆動力を得るものであって、振動体に発生
する屈曲振動又は縦振動の節に対応する位置に振動子へ
の電圧印加用突起部を弾性振動体及び振動子に設けた振
動アクチュエータを特徴とする。
【0011】本発明は前記振動体を積層配置し、前記突
起部を側面位置に形成した振動アクチュエータを特徴と
する。
【0012】本発明は前記振動子の両面に電極膜を設け
た振動アクチュエータを特徴とする。
【0013】本発明は前記振動子に設けた前記突起部
と、前記振動体に設けた前記突起部とは重なる位置に設
定したことを特徴とする振動アクチュエータを特徴とす
る。
【0014】本発明は複数の前記振動子に設けた複数の
前記突起部を重なる位置に設定したことを特徴とする振
動アクチュエータを特徴とする。
【0015】
【実施例】
(第1の実施例)第一の実施例を図を用いて説明する。
【0016】図1は第一の実施例の特徴を最もよく表す
図であり、同図において11は移動体、12は弾性部材
からなる振動体、12a、12bは振動体12に一体
的、あるいはエポキシ接着剤等により一体化された突出
した伝達部としての運動抽出部である。また、13は振
動体12に取り付けられ縦振動と屈曲振動を励起させる
ための振動子としての圧電振動子。13a、13bは圧
電振動子13の表面に設けられ、特定周波数の電圧を印
加するための電極膜である。尚、前述した特定周波数と
は弾性振動体の共振周波数の略近傍の周波数、又は同一
の周波数とする。
【0017】さらに、振動体12には縦振動及び屈曲振
動の節であるその長手方向中心位置に突起部12dが、
また圧電振動子13には振動体12の長手方向中心位置
に発生する縦振動及び屈曲振動の節に対応する位置にT
字型をした突起部13dが設けてある。
【0018】また、図からわかるように突起部12dは
突起部13dより若干凸量が多くなっている。
【0019】図2は、図1で示した圧電振動子を2枚重
ねて積層構造にした場合の図である。尚、同じ構成部品
については同じ符号を付した。同図において、15は1
3と同じ圧電振動子であり、また、15a、15b、1
5cは圧電振動子15の表面に設けられた、13a、1
3b、13cと同様に特定周波数の電圧を印加するため
の電極膜である。さらに、弾性振動体12の長手方向中
心位置に突起部15dを設けてあり、その一方の面には
前述した電極膜15cがその先端まで設けてある。
【0020】図1又は図2に示した電極膜に互いに90
°位相の異なる電圧、例えばsinwt、cos wt
で示される電圧を印加すると、圧電振動子13、15は
伸縮をくり返す。これによって弾性振動体12に縦振動
及び屈曲振動が励起され、さらには運動抽出部12a、
12bそれぞれ同方向に回転する楕円運動を行い移動体
11を矢印方向へ駆動する。
【0021】図3は、弾性振動体には突起部を設けず
に、電極膜13cを突起部13dの先端まで設けた場合
の実施例である。このように構成してももちろん実施で
きる。
【0022】(第2の実施例)次に第2の実施例を図を
用いて説明する。
【0023】図4は第2の実施例の特徴を最もよく表す
図であり、同図において、前述した構成部品については
同じ符号を付し、その説明を省略する。
【0024】図4は、圧電振動子を3枚積層した場合の
構成を示す。33、35、37はそれぞれ両面に電極層
を有した圧電振動子である。それぞれの圧電振動子には
弾性振動体12に発生する屈曲振動の節に対応した位置
に、電圧印加用の突起部が設けてある。具体的に述べる
と圧電振動子33には、弾性振動体12の長手方向軸中
心の左右対称な位置に発生する屈曲振動の節に対応した
位置に設けた2つの突起部33e、33fがある。そし
て、この突起部33e、33fには互いに90°位相の
異なる特定周波数の電圧を印加する。また、圧電振動子
35には弾性振動体12の長手方向軸中心に発生する屈
曲振動の節に対応した位置に1つの突起部35dがあ
る。この突起部35dには基準電圧、例えばグランド電
位が印加される。
【0025】さらに、圧電振動子37には、圧電振動子
33と同様に振動体12の長手方向軸中心の左右対称な
位置に発生する屈曲振動の節に対応した位置に2つの突
起部37e、37fが形成されている。そして、この突
起部37e、37fには前述したように互いに90°位
相の異なる特定周波数の電圧を印加する。
【0026】図5は、第2の実施例において、リード線
による電圧印加をフレキシブルプリント基板41で行っ
た場合の構成例を示してある。フレキシブルプリント基
板41には各突起部12d、33e、33f、35d、
37e、37fが挿入される穴41a〜41eが形成さ
れ、各穴の周縁には接続用のランドが形成されている。
【0027】尚、実施例を示した図1〜図5では突起部
を弾性振動体又は圧電振動子の一方の側面に設けたが、
電極膜のパターンによっては、両方の側面に設けても良
い。
【0028】また、第1の実施例で示した図3と同様
に、第2の実施例においても、弾性振動体12に突起部
を設けるのではなく、圧電振動子33に設けた突起部3
3e、33fの先端まで電極膜33cを伸ばして電圧を
印加してももちろん実施できるものである。
【0029】さらに、本実施例では屈曲振動を2次モー
ドとしたが、駆動力を得られれば、この次数に限るもの
ではない。
【0030】また、実施例では突起部を弾性振動体や圧
電振動子に設けた場合について述べたが、圧電振動子に
一体化した電極板に設けてもよい。これは実質的には圧
電振動子に突起部を形成したのと同じである。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動子への電圧印加用突起部を振動体及び振動子での屈
曲振動又は/及び縦振動の節に対応する位置に設けたの
で、振動モードに悪影響を与えることなく、接続箇所が
明確となることによる作業性の向上を果たすことができ
る。
【0032】
【0033】又、本発明によれば、上述の構成に加え
て、振動子を複数枚積層配置し、上記突起部を側面位置
に形成したことにより、更に駆動電圧を上げることなく
振幅を大きくし駆動力を増大させることができる。
【0034】又、本発明によれば、複数の上記突起部を
重なる位置に形成したので、接続作業性の向上を果たす
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施例を示す図。
【図2】第1の実施例において、圧電振動子を積層構造
にした場合の図。
【図3】第1の実施例において、電圧印加用突起部を圧
電気振動子にのみ設けた場合の図。
【図4】第2の実施例を示す図。
【図5】第2の実施例において、フレキシブルプリント
基板を用いた場合の図。
【図6】従来例を説明する図。
【符号の説明】
11 移動体 12 弾性振動体 12a、12b 運動抽出部 13、15、33、35、37 圧電振動子 13d、15d、33e、33f、35d、37e、3
7f 電圧印加用突起部

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 振動子によって振動体に屈曲振動及び縦
    振動を励振させ、定在波によって駆動力を得る振動アク
    チュエータにおいて、 前記振動体に発生する振動のうち少なくとも屈曲振動の
    節に対応する位置に前記振動子への電圧印加用突起部を
    前記振動子及び弾性振動体に設けたことを特徴とする振
    動アクチュエータ。
  2. 【請求項2】 前記振動子の両面に電極膜を設けたこと
    を特徴とする請求項1に記載の振動アクチュエータ。
  3. 【請求項3】 前記振動子は複数が積層配置され、前記
    突起部は側面位置に形成したことを特徴とする請求項1
    又は2に記載の振動アクチュエータ。
  4. 【請求項4】 前記振動子に設けた前記突起部と、前記
    振動体に設けた前記突起部とは重なる位置に設定したこ
    とを特徴とする請求項1、2又は3に記載の振動アクチ
    ュエータ。
  5. 【請求項5】 前記複数の振動子には各々前記突起部が
    形成され、該突起部は該複数の振動子を積層した際に重
    なる位置に設けられたことを特徴とする請求項3に記載
    の振動アクチュエータ。
  6. 【請求項6】 振動子によって振動体に屈曲振動及び縦
    振動を励振させ、定在波によって駆動力を得る振動アク
    チュエータにおいて、 前記振動体に発生する屈曲振動及び縦振動の節に対応す
    る位置に前記振動子への電圧印加用突起部を前記振動体
    に設けたことを特徴とする振動アクチュエータ。
  7. 【請求項7】 振動子によって振動体に屈曲振動及び縦
    振動を励振させ、定在波によって駆動力を得る振動アク
    チュエータにおいて、 前記振動体に発生する屈曲振動及び縦振動の節に対応す
    る位置に前記振動子への電圧印加用突起部を前記振動子
    及び振動体にそれぞれ設けたことを特徴とする振動アク
    チュエータ。
  8. 【請求項8】 振動子によって振動体に屈曲振動及び縦
    振動を励振させ、定在波によって駆動力を得る振動アク
    チュエータにおいて、 前記振動体に発生する屈曲振動は複数の節を持ち、前記
    屈曲振動の複数の節の中の一つに対応する位置に前記振
    動子への電圧印加用突起部を前記振動体に設け、前記振
    動体とは異なる屈曲振動の節の位置に前記振動子への電
    圧印加用突起部を前記振動子に設けたことを特徴とする
    振動アクチュエータ。
  9. 【請求項9】 前記振動子の両面には電極膜が設けられ
    ていることを特徴とする請求項3、5、6、7又は8に
    記載の振動アクチュエータ。
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