JP3213568B2 - 超音波リニアモータ - Google Patents
超音波リニアモータInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に圧電素子に超
音波領域の電気信号を印加して、一軸アクチュエ−タと
して動作させる超音波モータに係り、特に、角筒状の弾
性体からなる振動体の節の位置を利用し、半密閉もしく
は密閉構造とし、スライダの移動量を規制することがで
きる超音波リニアモータに関するものである。
音波領域の電気信号を印加して、一軸アクチュエ−タと
して動作させる超音波モータに係り、特に、角筒状の弾
性体からなる振動体の節の位置を利用し、半密閉もしく
は密閉構造とし、スライダの移動量を規制することがで
きる超音波リニアモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】本件出願人は、角筒状等の振動体を長さ
方向モードと開閉屈曲モードを同時に発生して複合共振
を起こさせるようにした超音波モータ（特公平７ー１０
６０７１号公報）を提案している。図３は、従来の超音
波モータの概念図を示し、図４は、この超音波モータの
動作説明のための模式図である。
方向モードと開閉屈曲モードを同時に発生して複合共振
を起こさせるようにした超音波モータ（特公平７ー１０
６０７１号公報）を提案している。図３は、従来の超音
波モータの概念図を示し、図４は、この超音波モータの
動作説明のための模式図である。
【０００３】図３は、従来の超音波モータでも高出力型
とした、長さ方向モードを２次モードとした場合の例で
あり、角筒状の振動体１の外表面にほぼ中心対称位置に
１６枚の圧電素子（２ａ〜２２ｄ），（３ａ〜３ｄ）、
（４ａ〜４ｄ）、および（５ａ〜５ｄ）が接合されてい
る。各圧電素子の分極方向は中心を対称に左右でその方
向を異にしている。また、振動体（１）の内壁面には各
対向一対の駆動子（６ａ）、（６ｂ）が中心位置に配設
されている。図中、（７）は、駆動子に圧接されるライ
ニング材、（８）は、前記ライニング材と接合される板
ばね、（９）は、段付形状からなる出力部であるシャフ
ト、（１０）は、前記シャフトに取り付けられたストッ
パー、（１１）は、前記ライニング材（７）と板ばね
（８）とシャフト（９）およびストッパー（１０）によ
り構成されたスライダ、（１２）は、前記ストッパーと
対をなす構造体を示している。
とした、長さ方向モードを２次モードとした場合の例で
あり、角筒状の振動体１の外表面にほぼ中心対称位置に
１６枚の圧電素子（２ａ〜２２ｄ），（３ａ〜３ｄ）、
（４ａ〜４ｄ）、および（５ａ〜５ｄ）が接合されてい
る。各圧電素子の分極方向は中心を対称に左右でその方
向を異にしている。また、振動体（１）の内壁面には各
対向一対の駆動子（６ａ）、（６ｂ）が中心位置に配設
されている。図中、（７）は、駆動子に圧接されるライ
ニング材、（８）は、前記ライニング材と接合される板
ばね、（９）は、段付形状からなる出力部であるシャフ
ト、（１０）は、前記シャフトに取り付けられたストッ
パー、（１１）は、前記ライニング材（７）と板ばね
（８）とシャフト（９）およびストッパー（１０）によ
り構成されたスライダ、（１２）は、前記ストッパーと
対をなす構造体を示している。
【０００４】次に、従来の超音波モータの動作について
図３および図４の模式図に基づいて説明する。図３に示
すように、振動体１は、第１群の圧電素子（２ａ）、
（２ｃ）、（３ｂ）、（３ｄ）、（４ａ）、（４ｃ）、
（５ｂ）、（５ｄ）と第２群の圧電素子（２ｂ）、（２
ｄ）、（３ａ）、（３ｃ）、（４ｂ）、（４ｄ）、（５
ａ）、（５ｃ）のそれぞれに超音波領域の電気信号を印
加したときに、長さ方向伸縮モードと四角筒交互開閉屈
曲モードの両方の振動を同時に発生して複合共振を起こ
す寸法関係に形成されている。また、図４の模式図に示
す実線と破線は、第１群の圧電素子に超音波領域の電気
信号を印加したときの各半サイクル毎の振動に伴う伸
縮、開閉状態を示している。
図３および図４の模式図に基づいて説明する。図３に示
すように、振動体１は、第１群の圧電素子（２ａ）、
（２ｃ）、（３ｂ）、（３ｄ）、（４ａ）、（４ｃ）、
（５ｂ）、（５ｄ）と第２群の圧電素子（２ｂ）、（２
ｄ）、（３ａ）、（３ｃ）、（４ｂ）、（４ｄ）、（５
ａ）、（５ｃ）のそれぞれに超音波領域の電気信号を印
加したときに、長さ方向伸縮モードと四角筒交互開閉屈
曲モードの両方の振動を同時に発生して複合共振を起こ
す寸法関係に形成されている。また、図４の模式図に示
す実線と破線は、第１群の圧電素子に超音波領域の電気
信号を印加したときの各半サイクル毎の振動に伴う伸
縮、開閉状態を示している。
【０００５】いま、第１群の圧電素子（２ａ）、（２
ｃ）、（３ｂ）、（３ｄ）、（４ａ）、（４ｃ）、（５
ｂ）、（５ｄ）側に超音波領域の電気信号を印加したと
きの振動体（１）の動作は、図４の模式図に示した実線
のように左端のエリア、つまり（２ａ）、（２ｃ）のあ
る上下面では、長手方向に伸びるのと同時に圧電素子面
も上下方向の外側に開くので、左右方向の面、つまり第
２群の圧電素子（２ｂ）、（２ｄ）のある面は、反対に
内側に閉じる。同様に、中心の左側のエリアである（３
ｂ）、（３ｄ）のある面は長手方向に伸びるとともに外
側に開くので、（３ａ）、（３ｃ）の対面は凹んで内側
に閉じる。
ｃ）、（３ｂ）、（３ｄ）、（４ａ）、（４ｃ）、（５
ｂ）、（５ｄ）側に超音波領域の電気信号を印加したと
きの振動体（１）の動作は、図４の模式図に示した実線
のように左端のエリア、つまり（２ａ）、（２ｃ）のあ
る上下面では、長手方向に伸びるのと同時に圧電素子面
も上下方向の外側に開くので、左右方向の面、つまり第
２群の圧電素子（２ｂ）、（２ｄ）のある面は、反対に
内側に閉じる。同様に、中心の左側のエリアである（３
ｂ）、（３ｄ）のある面は長手方向に伸びるとともに外
側に開くので、（３ａ）、（３ｃ）の対面は凹んで内側
に閉じる。
【０００６】一方、中心の右側のエリアである（４
ａ）、（４ｃ）のある面は圧電素子の分極方向が逆のた
め、長手方向に縮み、内側に閉じるので、左右方向の
面、つまり第２群の圧電素子（４ｂ）、（４ｄ）のある
面は、反対に外側に開く。同様に、右端のエリア、つま
り（５ｂ）、（５ｄ）のある面は、長手方向に縮むとと
もに閉じるので、（５ａ）、（５ｃ）の面は外側に開
く。
ａ）、（４ｃ）のある面は圧電素子の分極方向が逆のた
め、長手方向に縮み、内側に閉じるので、左右方向の
面、つまり第２群の圧電素子（４ｂ）、（４ｄ）のある
面は、反対に外側に開く。同様に、右端のエリア、つま
り（５ｂ）、（５ｄ）のある面は、長手方向に縮むとと
もに閉じるので、（５ａ）、（５ｃ）の面は外側に開
く。
【０００７】従って、中央部の２つのエリアの両端で節
が発生すると共に、長手方向の伸縮と上下方向に閉じる
動作により駆動子（６ａ）、（６ｂ）に当接されたスラ
イダ（１１）は、右方に移動する。また、次の半サイク
ルにおいては、上記の場合と逆の挙動となり、中央部の
２つのエリアは、その両端で節が発生すると共に、長手
方向の伸縮と上下方向に開く動作により駆動子（６
ａ）、（６ｂ）はスライダ（１１）と離れる。
が発生すると共に、長手方向の伸縮と上下方向に閉じる
動作により駆動子（６ａ）、（６ｂ）に当接されたスラ
イダ（１１）は、右方に移動する。また、次の半サイク
ルにおいては、上記の場合と逆の挙動となり、中央部の
２つのエリアは、その両端で節が発生すると共に、長手
方向の伸縮と上下方向に開く動作により駆動子（６
ａ）、（６ｂ）はスライダ（１１）と離れる。
【０００８】また、第２群の圧電素子（２ｂ）、（２
ｄ）、（３ａ）、（３ｃ）、（４ｂ）、（４ｄ）、（５
ａ）、（５ｃ）のそれぞれに超音波領域の電気信号を印
加したときの挙動は、第１群の圧電素子の場合の逆にな
り、スライダ（１１）は、左方に移動される。
ｄ）、（３ａ）、（３ｃ）、（４ｂ）、（４ｄ）、（５
ａ）、（５ｃ）のそれぞれに超音波領域の電気信号を印
加したときの挙動は、第１群の圧電素子の場合の逆にな
り、スライダ（１１）は、左方に移動される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の超音波モータを往復運動させるアクチュエー
タとして使うためには、その原理上スライダが節を乗り
越えないようにストッパーを設ける必要が生じ、振動体
とは別の構造体とスライダによりストッパーを形成して
いたため、部品点数の増加、製品の大型化などの問題が
あった。また、振動体の構造が中空であるため、ライニ
ング材、駆動子、振動体内壁に、異物等が侵入しやす
く、スライダの動作に悪影響を及ぼすという問題があっ
た。
うな従来の超音波モータを往復運動させるアクチュエー
タとして使うためには、その原理上スライダが節を乗り
越えないようにストッパーを設ける必要が生じ、振動体
とは別の構造体とスライダによりストッパーを形成して
いたため、部品点数の増加、製品の大型化などの問題が
あった。また、振動体の構造が中空であるため、ライニ
ング材、駆動子、振動体内壁に、異物等が侵入しやす
く、スライダの動作に悪影響を及ぼすという問題があっ
た。
【００１０】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は、高コスト化を
防止することができ、異物の侵入を防ぐと共に、出力の
影響がない、小型化が図れる超音波リニアモータを提供
することにある。
ためになされたものであり、その目的は、高コスト化を
防止することができ、異物の侵入を防ぐと共に、出力の
影響がない、小型化が図れる超音波リニアモータを提供
することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】以上の問題を解決するた
めに、本発明では、前記振動体の表面に固着もしくは接
合され複数個でなる２群の圧電素子または電歪素子とを
備えた超音波リニアモータにおいて、一端部にシャフト
を備え他端部にストッパーを備えてなるスライダーを振
動体の内部に配置させるに際して、前記振動体の節と合
致する位置に設けた左右の底部若しくは仕切板をストッ
パー作用の当接片とすることにより、スライダーの左右
の移動量を規制するようにしたものである。
めに、本発明では、前記振動体の表面に固着もしくは接
合され複数個でなる２群の圧電素子または電歪素子とを
備えた超音波リニアモータにおいて、一端部にシャフト
を備え他端部にストッパーを備えてなるスライダーを振
動体の内部に配置させるに際して、前記振動体の節と合
致する位置に設けた左右の底部若しくは仕切板をストッ
パー作用の当接片とすることにより、スライダーの左右
の移動量を規制するようにしたものである。
【００１２】すなわち、本願に係る第１の発明は、角筒
状の弾性体からなる振動体Ａ（１３）の両端部に、それ
ぞれ角筒の一端面に底面を有する弾性体からなる振動体
Ｂ（１４）および振動体Ｃ（１５）の底面側を接合固定
してなる振動体（１）と、該振動体（１）の表面に固着
もしくは接合され複数個でなる２群の圧電素子または電
歪素子（２ａ〜２ｄ）・・・・・とを備え、該圧電素子
または電歪素子に超音波領域の電気信号を印加した時に
発生する節の位置に前記振動体Ｂ（１４）および振動体
Ｃ（１５）の底面位置を合致させることにより振動損失
を少なく、長さ方向伸縮モードと筒口開閉屈曲モードの
複合共振を生じさせることを特徴とする超音波リニアモ
ータである。
状の弾性体からなる振動体Ａ（１３）の両端部に、それ
ぞれ角筒の一端面に底面を有する弾性体からなる振動体
Ｂ（１４）および振動体Ｃ（１５）の底面側を接合固定
してなる振動体（１）と、該振動体（１）の表面に固着
もしくは接合され複数個でなる２群の圧電素子または電
歪素子（２ａ〜２ｄ）・・・・・とを備え、該圧電素子
または電歪素子に超音波領域の電気信号を印加した時に
発生する節の位置に前記振動体Ｂ（１４）および振動体
Ｃ（１５）の底面位置を合致させることにより振動損失
を少なく、長さ方向伸縮モードと筒口開閉屈曲モードの
複合共振を生じさせることを特徴とする超音波リニアモ
ータである。
【００１３】また、本願の第２の発明は、角筒状の弾性
体からなる振動体（１）と、該振動体の内壁に角形状を
有する２つの仕切り板（１６）、（１６）と、前記振動
体（１）の表面に固着もしくは接合され超音波領域の電
気信号が印加される複数個でなる２群の圧電素子または
電歪素子（２ａ〜２ｄ）・・・・・とを備え、該圧電素
子または電歪素子に超音波領域の電気信号を印加させた
時に発生する節の位置に前記仕切り板（１６）、（１
６）の位置を合致させることにより振動損失の少ない、
長さ方向伸縮モードと筒口開閉屈曲モードの複合共振を
生じさせることを特徴とする超音波リニアモータであ
る。
体からなる振動体（１）と、該振動体の内壁に角形状を
有する２つの仕切り板（１６）、（１６）と、前記振動
体（１）の表面に固着もしくは接合され超音波領域の電
気信号が印加される複数個でなる２群の圧電素子または
電歪素子（２ａ〜２ｄ）・・・・・とを備え、該圧電素
子または電歪素子に超音波領域の電気信号を印加させた
時に発生する節の位置に前記仕切り板（１６）、（１
６）の位置を合致させることにより振動損失の少ない、
長さ方向伸縮モードと筒口開閉屈曲モードの複合共振を
生じさせることを特徴とする超音波リニアモータであ
る。
【００１４】また、本願の第３の発明は、振動体（１）
の節と合致する位置に設けた一方又は両方の底部若しく
は仕切板（１６）に貫通孔を設け、前記振動体（１）の
内部には、一端部にシャフト９を備え他端部にストッパ
ー１０を備えてなるスライダ（１１）を配置させ、前記
シャフト（９）を振動体の一方の底部若しくは仕切板
（１６）の貫通孔に挿通させ、前記シャフトの段付部並
びにスライダのストッパー１０を振動体のいずれかの底
部若しくは仕切板（１６）に当接させるようにし、前記
スライダ（１１）の移動量を規制すると共に、半密閉も
しくは密閉構造としたことを特徴とする請求項１および
請求項２記載の超音波リニアモータである。
の節と合致する位置に設けた一方又は両方の底部若しく
は仕切板（１６）に貫通孔を設け、前記振動体（１）の
内部には、一端部にシャフト９を備え他端部にストッパ
ー１０を備えてなるスライダ（１１）を配置させ、前記
シャフト（９）を振動体の一方の底部若しくは仕切板
（１６）の貫通孔に挿通させ、前記シャフトの段付部並
びにスライダのストッパー１０を振動体のいずれかの底
部若しくは仕切板（１６）に当接させるようにし、前記
スライダ（１１）の移動量を規制すると共に、半密閉も
しくは密閉構造としたことを特徴とする請求項１および
請求項２記載の超音波リニアモータである。
【００１５】
【発明の作用】本発明によれば、振動体の節の発生位置
に振動体の底面もしくは、仕切り板を形成し、駆動子に
圧接されているスライダが振動体の長さ方向伸縮モード
の振動に対応して長手方向に、屈曲モードの振動に対し
ては、圧接、離放を繰り返し、これにより、ストッパー
を備えたスライダは長手方向に直線移動し、振動体の底
面もしくは、仕切り板により、移動量の規制を受ける。
に振動体の底面もしくは、仕切り板を形成し、駆動子に
圧接されているスライダが振動体の長さ方向伸縮モード
の振動に対応して長手方向に、屈曲モードの振動に対し
ては、圧接、離放を繰り返し、これにより、ストッパー
を備えたスライダは長手方向に直線移動し、振動体の底
面もしくは、仕切り板により、移動量の規制を受ける。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づき説明する。図１は、本発明の超音波リニアモータの
一実施例を示す概念図であり、図２は、本発明の他の実
施例を示す超音波リニアモータの概念図である。図１、
図２において、１は、角筒状の弾性体からなる振動体。
（２ａ〜２ｄ）、（３ａ〜３ｄ）、（４ａ〜４ｄ）、
（５ａ〜５ｄ）は、振動体１の外表四面に、ほぼ中心対
称位置に、中心を境界に分極方向を異にして接合された
圧電素子。（６ａ）、（６ｂ）は、振動体（１）の内壁
面に各対向１対に配設された駆動子であり、該駆動子
（６ａ）、（６ｂ）には、ライニング材（７）が圧接状
態にて配置されている。（８）は、前記ライニング材と
接合される板ばねであり、該板ばね（８）は出力部であ
る段付形状からなるシャフト（９）の右端部よりシャフ
トを覆うごとくかぶせられると共にシャフトの先端部に
ストッパー（１０）がねじ止めされている。なお、図
中、（１１）のスライダは、前記ライニング材（７）と
板ばね（８）とシャフト（９）およびストッパー（１
０）とにより構成されるものである。
づき説明する。図１は、本発明の超音波リニアモータの
一実施例を示す概念図であり、図２は、本発明の他の実
施例を示す超音波リニアモータの概念図である。図１、
図２において、１は、角筒状の弾性体からなる振動体。
（２ａ〜２ｄ）、（３ａ〜３ｄ）、（４ａ〜４ｄ）、
（５ａ〜５ｄ）は、振動体１の外表四面に、ほぼ中心対
称位置に、中心を境界に分極方向を異にして接合された
圧電素子。（６ａ）、（６ｂ）は、振動体（１）の内壁
面に各対向１対に配設された駆動子であり、該駆動子
（６ａ）、（６ｂ）には、ライニング材（７）が圧接状
態にて配置されている。（８）は、前記ライニング材と
接合される板ばねであり、該板ばね（８）は出力部であ
る段付形状からなるシャフト（９）の右端部よりシャフ
トを覆うごとくかぶせられると共にシャフトの先端部に
ストッパー（１０）がねじ止めされている。なお、図
中、（１１）のスライダは、前記ライニング材（７）と
板ばね（８）とシャフト（９）およびストッパー（１
０）とにより構成されるものである。
【００１７】また、図１における前記の振動体（１）
は、角筒状の弾性体からなる長さＬの振動体Ａ（１３）
の両端部に、それぞれ一端部に底面を有する弾性体から
なる長さ約１／２Ｌの振動体Ｂ（１４）および振動体Ｃ
（１５）の底面側が接合固定されている。
は、角筒状の弾性体からなる長さＬの振動体Ａ（１３）
の両端部に、それぞれ一端部に底面を有する弾性体から
なる長さ約１／２Ｌの振動体Ｂ（１４）および振動体Ｃ
（１５）の底面側が接合固定されている。
【００１８】また、図２に示す振動体（１）において
は、圧電素子または電歪素子に超音波領域の電気信号を
印加した時に発生する節の位置、即ち、前記振動体
（１）の全長の両端から約１／４長の位置において、振
動体（１）の内部に角形状を有する仕切り板（１６）、
（１６）を適宜な手段で固着させている。
は、圧電素子または電歪素子に超音波領域の電気信号を
印加した時に発生する節の位置、即ち、前記振動体
（１）の全長の両端から約１／４長の位置において、振
動体（１）の内部に角形状を有する仕切り板（１６）、
（１６）を適宜な手段で固着させている。
【００１９】以下、本発明の動作を図１および図２によ
り説明する。振動体１は、第１群の圧電素子（２ａ）、
（２ｃ）、（３ｂ）、（３ｄ）、（４ａ）、（４ｃ）、
（５ｂ）、（５ｄ）と第２群の圧電素子（２ｂ）、（２
ｄ）、（３ａ）、（３ｃ）、（４ｂ）、（４ｄ）、（５
ａ）、（５ｃ）のそれぞれに超音波領域の電気信号を印
加したときに、長さ方向伸縮モードと四角筒交互開閉屈
曲モードの両方の振動を同時に発生して複合共振を起こ
す寸法関係に形成されている。
り説明する。振動体１は、第１群の圧電素子（２ａ）、
（２ｃ）、（３ｂ）、（３ｄ）、（４ａ）、（４ｃ）、
（５ｂ）、（５ｄ）と第２群の圧電素子（２ｂ）、（２
ｄ）、（３ａ）、（３ｃ）、（４ｂ）、（４ｄ）、（５
ａ）、（５ｃ）のそれぞれに超音波領域の電気信号を印
加したときに、長さ方向伸縮モードと四角筒交互開閉屈
曲モードの両方の振動を同時に発生して複合共振を起こ
す寸法関係に形成されている。
【００２０】いま、第１群の圧電素子（２ａ）、（２
ｃ）、（３ｂ）、（３ｄ）、（４ａ）、（４ｃ）、（５
ｂ）、（５ｄ）側に超音波領域の電気信号を印加したと
きの振動体（１）の動作は、左端のエリア、つまり（２
ａ）、（２ｃ）のある上下面では、長手方向に伸びるの
と同時に電圧を印加した圧電素子面も上下方向の外側に
開くので、（２ｂ）、（２ｄ）のある対面は、反対に縮
んで内側に閉じる。同様に、中心の左側のエリアである
（３ｂ）、（３ｄ）のある面は長手方向に伸びると同時
に外側に開くので、（３ａ）、（３ｃ）の上下面は内側
に閉じる。
ｃ）、（３ｂ）、（３ｄ）、（４ａ）、（４ｃ）、（５
ｂ）、（５ｄ）側に超音波領域の電気信号を印加したと
きの振動体（１）の動作は、左端のエリア、つまり（２
ａ）、（２ｃ）のある上下面では、長手方向に伸びるの
と同時に電圧を印加した圧電素子面も上下方向の外側に
開くので、（２ｂ）、（２ｄ）のある対面は、反対に縮
んで内側に閉じる。同様に、中心の左側のエリアである
（３ｂ）、（３ｄ）のある面は長手方向に伸びると同時
に外側に開くので、（３ａ）、（３ｃ）の上下面は内側
に閉じる。
【００２１】一方、中心の右側のエリアである（４
ａ）、（４ｃ）のある面は圧電素子の分極方向が逆のた
め、長手方向に縮むのと同時に内側に閉じるので、（４
ｂ）、（４ｄ）のある対面は、反対に外側に開く。同様
に、右端のエリア、つまり（５ｂ）、（５ｄ）のある面
は、長手方向に縮むのと同時に内側に閉じるので、（５
ａ）、（５ｃ）の対面は外側に開く。
ａ）、（４ｃ）のある面は圧電素子の分極方向が逆のた
め、長手方向に縮むのと同時に内側に閉じるので、（４
ｂ）、（４ｄ）のある対面は、反対に外側に開く。同様
に、右端のエリア、つまり（５ｂ）、（５ｄ）のある面
は、長手方向に縮むのと同時に内側に閉じるので、（５
ａ）、（５ｃ）の対面は外側に開く。
【００２２】従って、中央部の２つのエリアは、その両
端、つまり図１の場合には、振動体Ｂ（１４）、振動体
Ｃ（１５）の底面肉厚の中心位置に、また、図２の場合
には、仕切り板（１６）、（１６）の厚み中心位置で節
が発生することになる。加えて、中央部の挙動は、２つ
のエリアがそれぞれ長手方向に伸縮した時にともに内側
に閉じるため駆動子（６ａ）、（６ｂ）に当接されてい
るスライダ（１１）は、ストッパー（１０）が振動体Ｃ
（１５）もしくは仕切り板（１６）に当たるまで右方に
移動する。
端、つまり図１の場合には、振動体Ｂ（１４）、振動体
Ｃ（１５）の底面肉厚の中心位置に、また、図２の場合
には、仕切り板（１６）、（１６）の厚み中心位置で節
が発生することになる。加えて、中央部の挙動は、２つ
のエリアがそれぞれ長手方向に伸縮した時にともに内側
に閉じるため駆動子（６ａ）、（６ｂ）に当接されてい
るスライダ（１１）は、ストッパー（１０）が振動体Ｃ
（１５）もしくは仕切り板（１６）に当たるまで右方に
移動する。
【００２３】一方、次の半サイクルにおいては、中央部
の２つのエリアは、長手方向に伸縮すると同時に外側に
開くので駆動子（６ａ）、（６ｂ）はスライダ（１１）
から離れる。また、第２群の圧電素子（２ｂ）、（２
ｄ）、（３ａ）、（３ｃ）、（４ｂ）、（４ｄ）、（５
ａ）、（５ｃ）のそれぞれに超音波領域の電気信号を印
加したときの挙動は、第１群の圧電素子の場合の逆にな
り、スライダ（１１）は、振動体Ｂ（１４）もしくは仕
切り板１６に当たるまで左方に移動され、次のサイクル
で離れる。
の２つのエリアは、長手方向に伸縮すると同時に外側に
開くので駆動子（６ａ）、（６ｂ）はスライダ（１１）
から離れる。また、第２群の圧電素子（２ｂ）、（２
ｄ）、（３ａ）、（３ｃ）、（４ｂ）、（４ｄ）、（５
ａ）、（５ｃ）のそれぞれに超音波領域の電気信号を印
加したときの挙動は、第１群の圧電素子の場合の逆にな
り、スライダ（１１）は、振動体Ｂ（１４）もしくは仕
切り板１６に当たるまで左方に移動され、次のサイクル
で離れる。
【００２４】以上のように、駆動子（６ａ）、（６ｂ）
に圧接されるスライダ（１１）の移動方向は、圧電素子
の２つのグループへの給電切換えによるため発振駆動回
路は、簡単なもので足りる。また、一般的には、共振点
のインピーダンス変化を検知して発振させる自励回路
や、圧電素子の一部からの発生電圧をフィードバック信
号として利用し、安定した発振動作をさせる自励回路が
採用される。なお、１辺における圧電素子は４つに分割
せずに、２枚で電極パターンを２つに形成するかもしく
は１枚で分極方向を２分化してもよい。また、低電圧で
駆動したい場合は、圧電素子を２枚積み重ねて並列にし
てもよい。
に圧接されるスライダ（１１）の移動方向は、圧電素子
の２つのグループへの給電切換えによるため発振駆動回
路は、簡単なもので足りる。また、一般的には、共振点
のインピーダンス変化を検知して発振させる自励回路
や、圧電素子の一部からの発生電圧をフィードバック信
号として利用し、安定した発振動作をさせる自励回路が
採用される。なお、１辺における圧電素子は４つに分割
せずに、２枚で電極パターンを２つに形成するかもしく
は１枚で分極方向を２分化してもよい。また、低電圧で
駆動したい場合は、圧電素子を２枚積み重ねて並列にし
てもよい。
【００２５】さらに、駆動子の設置数は２個づつと複数
個設けてもよいし、全く設けなくて内筒面に直接押し当
てるだけでも成立する。また、振動体の寸法を小型化す
るために、さらに高次の開閉屈曲モードとの組み合わせ
による複合共振を選択することができる。さらに、振動
体内壁面にエンコーダ手段の併設ができる。また、圧電
素子の分極方向は、中央部の２つのエリアを同極とし、
その両端のエリアは逆の分極にしても成立する。このと
き、同じエリアの隣り合う対辺の分極方向は反対にな
る。
個設けてもよいし、全く設けなくて内筒面に直接押し当
てるだけでも成立する。また、振動体の寸法を小型化す
るために、さらに高次の開閉屈曲モードとの組み合わせ
による複合共振を選択することができる。さらに、振動
体内壁面にエンコーダ手段の併設ができる。また、圧電
素子の分極方向は、中央部の２つのエリアを同極とし、
その両端のエリアは逆の分極にしても成立する。このと
き、同じエリアの隣り合う対辺の分極方向は反対にな
る。
【００２６】なお、以上の実施例では、四角筒の場合を
挙げたが、外表四角で内側断面が円形の場合、六角形、
八角形等の偶数角形や円筒形でも成立する。さらに、シ
ャフト（９）は両端に段付きと出力部を設ける形状とし
てもよい。また、衝突時騒音低減のためにゴムなどの材
質でできたものを取付けてもよい。さらに、図１に示し
た振動体Ｂ（１４）および振動体Ｃ（１５）の底面もし
くは、図２に示した仕切り板（１６）双方の軸中心に軸
受部を設けても良い。
挙げたが、外表四角で内側断面が円形の場合、六角形、
八角形等の偶数角形や円筒形でも成立する。さらに、シ
ャフト（９）は両端に段付きと出力部を設ける形状とし
てもよい。また、衝突時騒音低減のためにゴムなどの材
質でできたものを取付けてもよい。さらに、図１に示し
た振動体Ｂ（１４）および振動体Ｃ（１５）の底面もし
くは、図２に示した仕切り板（１６）双方の軸中心に軸
受部を設けても良い。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば角筒状の
弾性体でなる超音波モータの振動の節の発生する位置、
即ち、角筒状の弾性体からなる振動体Ａ（１３）の両端
部に、それぞれ角筒の一端面に底面を有する弾性体から
なる振動体Ｂ（１４）および振動体Ｃ（１５）の底面側
を接合固定するか、あるいは、図２に示す角筒状の弾性
体からなる振動体（１）において、その振動の節の発生
する位置に仕切板（１６）、（１６）を内挿固着するこ
とにより、振動状態が変わらず出力低減の問題がないリ
ニア超音波モータを提供することができる。
弾性体でなる超音波モータの振動の節の発生する位置、
即ち、角筒状の弾性体からなる振動体Ａ（１３）の両端
部に、それぞれ角筒の一端面に底面を有する弾性体から
なる振動体Ｂ（１４）および振動体Ｃ（１５）の底面側
を接合固定するか、あるいは、図２に示す角筒状の弾性
体からなる振動体（１）において、その振動の節の発生
する位置に仕切板（１６）、（１６）を内挿固着するこ
とにより、振動状態が変わらず出力低減の問題がないリ
ニア超音波モータを提供することができる。
【００２８】さらに、一端部にシャフト（９）を備え他
端部にストッパー（１０）を備えてなるスライダ（１
１）を振動体（１）の内部に配置させたときには、前記
の振動体に形成された底部若しくは仕切板（１６）がス
ライダ（１１）のシャフトの軸受けとして利用できるた
め、スライダ（１１）の部品点数の削減および小型化が
実現出来る。加えて、前記スライダ（１１）は、振動の
節の位置に設けられた振動体Ｂ及びＣの底面もしくは、
仕切り板（１６）、（１６）間の封止空間に配置される
ため、半密閉もしくは密閉構造が実現でき、異物等の侵
入を防止出来る利点をも有するものである。
端部にストッパー（１０）を備えてなるスライダ（１
１）を振動体（１）の内部に配置させたときには、前記
の振動体に形成された底部若しくは仕切板（１６）がス
ライダ（１１）のシャフトの軸受けとして利用できるた
め、スライダ（１１）の部品点数の削減および小型化が
実現出来る。加えて、前記スライダ（１１）は、振動の
節の位置に設けられた振動体Ｂ及びＣの底面もしくは、
仕切り板（１６）、（１６）間の封止空間に配置される
ため、半密閉もしくは密閉構造が実現でき、異物等の侵
入を防止出来る利点をも有するものである。
【図１】 本発明の超音波リニアモータの一実施例を示
す概念図であり、（Ａ）は縦断面図を示し、（Ｂ）は側
面図を示す。
す概念図であり、（Ａ）は縦断面図を示し、（Ｂ）は側
面図を示す。
【図２】 本発明の他の実施例を示す超音波リニアモー
タの概念図。
タの概念図。
【図３】 従来の超音波モータの概念図であり、（Ａ）
は縦断面図を示し、（Ｂ）は側面図を示す。
は縦断面図を示し、（Ｂ）は側面図を示す。
【図４】 従来の超音波モータの動作説明のための模式
図。
図。
１ 振動体 ２ａ〜２ｄ、３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｄ、５
ａ〜５ｄ 圧電素子 ６ａ、６ｂ 駆動子 ７ ライニング材 ８ 板ばね
９ シャフト １０ ストッパー １１ スライダ １２ 構造体
１３ 振動体Ａ １４ 振動体Ｂ １５ 振動体Ｃ １６ 仕切り
板
ａ〜５ｄ 圧電素子 ６ａ、６ｂ 駆動子 ７ ライニング材 ８ 板ばね
９ シャフト １０ ストッパー １１ スライダ １２ 構造体
１３ 振動体Ａ １４ 振動体Ｂ １５ 振動体Ｃ １６ 仕切り
板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (3)
- 【請求項１】角筒状の弾性体からなる振動体Ａ（１３）
の両端部に、それぞれ角筒の一端面に底面を有する弾性
体からなる振動体Ｂ（１４）および振動体Ｃ（１５）の
底面側を接合固定してなる振動体（１）と、該振動体
（１）の表面に固着もしくは接合され複数個でなる２群
の圧電素子または電歪素子（２ａ〜２ｄ）・・・・・と
を備え、該圧電素子または電歪素子に超音波領域の電気
信号を印加した時に発生する節の位置に前記振動体Ｂ
（１４）および振動体Ｃ（１５）の底面位置を合致させ
ることにより振動損失の少ない、長さ方向伸縮モードと
筒口開閉屈曲モードの複合共振を生じさせることを特徴
とする超音波リニアモータ。 - 【請求項２】角筒状の弾性体からなる振動体（１）と、
該振動体の内壁に角形状を有する２つの仕切り板（１
６）、（１６）と、前記振動体（１）の表面に固着もし
くは接合され超音波領域の電気信号が印加される複数個
でなる２群の圧電素子または電歪素子（２ａ〜２ｄ）・
・・・・とを備え、該圧電素子または電歪素子に超音波
領域の電気信号を印加した時に発生する節の位置に前記
仕切り板（１６）、（１６）の位置を合致させることに
より振動損失の少ない、長さ方向伸縮モードと筒口開閉
屈曲モードの複合共振を生じさせることを特徴とする超
音波リニアモータ。 - 【請求項３】振動体（１）の節と合致する位置に設けた
一方又は両方の底部若しくは仕切板（１６）に貫通孔を
設け、前記振動体（１）の内部には、一端部にシャフト
９を備え他端部にストッパー１０を備えてなるスライダ
（１１）を配置させ、前記シャフト（９）を振動体の一
方の底部若しくは仕切板（１６）の貫通孔に挿通させ、
前記シャフトの段付部並びにスライダのストッパー１０
を振動体のいずれかの底部若しくは仕切板（１６）に当
接させるようにし、前記スライダ（１１）の移動量を規
制すると共に、半密閉もしくは密閉構造としたことを特
徴とする請求項１および請求項２記載の超音波リニアモ
ータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21926797A JP3213568B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 超音波リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21926797A JP3213568B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 超音波リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1155969A JPH1155969A (ja) | 1999-02-26 |
| JP3213568B2 true JP3213568B2 (ja) | 2001-10-02 |
Family
ID=16732856
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21926797A Expired - Fee Related JP3213568B2 (ja) | 1997-07-30 | 1997-07-30 | 超音波リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3213568B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006050837A (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-16 | Alps Electric Co Ltd | 駆動装置 |
-
1997
- 1997-07-30 JP JP21926797A patent/JP3213568B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1155969A (ja) | 1999-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |