JP3466690B2 - 弾性表面波リニアモータ - Google Patents

弾性表面波リニアモータ

Info

Publication number
JP3466690B2
JP3466690B2 JP02242194A JP2242194A JP3466690B2 JP 3466690 B2 JP3466690 B2 JP 3466690B2 JP 02242194 A JP02242194 A JP 02242194A JP 2242194 A JP2242194 A JP 2242194A JP 3466690 B2 JP3466690 B2 JP 3466690B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface acoustic
acoustic wave
linear motor
blind
stator
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP02242194A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH07231685A (ja
Inventor
俊郎 樋口
実 黒澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kanagawa Academy of Science and Technology
Original Assignee
Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kanagawa Academy of Science and Technology filed Critical Kanagawa Academy of Science and Technology
Priority to JP02242194A priority Critical patent/JP3466690B2/ja
Publication of JPH07231685A publication Critical patent/JPH07231685A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3466690B2 publication Critical patent/JP3466690B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、平面上に励振された、
弾性表面波の進行波を用いたリニアモータに関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】従来、物体を直接駆動するモータとして
超音波モータが知られている。
【0003】超音波モータは、超音波振動子で発生した
固体中の機械振動を、主に摩擦力を介して、外部へ駆動
力として取り出し、直線運動あるいは回転運動へと変換
する固体アクチュエータである。駆動力源を圧電セラミ
ックと金属で構成し、力の伝達に摩擦駆動(トラクショ
ン駆動)を用いたことにより、剛性が高く、発生力が大
きいという特徴がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の超音波モータの駆動周波数は、10〜100k
Hz程度であったため、微小物体の2次元的移動には不
向きであった。つまり、これまで高周波化に伴い、振動
振幅が減少するため、MHz帯での物体の直接駆動は困
難と考えられていた。
【0005】本発明は、かかる状況に鑑みて、弾性表面
波を用いて、物体の直接駆動を行い得る弾性表面波リニ
アモータを提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、弾性表面波リニアモータにおいて、圧電
材料からなる板状固定子と、この板状固定子の周辺部の
正方形状の4辺にそれぞれ配置される4個の簾状電極
と、この簾状電極を励振させる高周波電源と、前記板状
固定子上の4個の簾状電極によって囲まれる内部の2次
元平面上にセットされる少なくとも3点接触部を有する
移動子とを備え、前記4個の簾状電極を選択的に励振さ
せ、前記移動子を前記2次元平面上で2次元方向に駆動
可能にするようにしたものである。
【0007】以下、具体的に、前記簾状電極は数MH
zから数100MHzの弾性表面波を励振する。その弾
性表面波はレイリー波である。
【0008】前記移動子は3個のボールと、そのボー
ルを支持する支持体とを具備する。
【0009】 前記板状固定子の簾状電極に印加する高
周波の振幅値を変えることにより、移動子の移動速度を
制御してなる。
【0010】
【作用】本発明によれば、固定子を構成する弾性表面波
を励振する媒体には、ニオブ酸リチウムなどの圧電材料
を用いる。この基板の表面に、簾状電極を配置し、数M
Hzから数100MHzの弾性表面波(レイリー波)を
励振する。
【0011】また、複数の簾状電極を配置し、励振用電
極を切り替えることで、振動の伝搬方向を変えることが
できる。
【0012】駆動原理はたわみ波の進行波を用いた超音
波モータと同様である。
【0013】移動子(スライダー)の接触部は、接触圧
力を高めるような球面などの形状としている。
【0014】これにより、従来不可能とされた、弾性表
面波による超音波モータを実現することができる。
【0015】因みに、移動子の移動速度は、数10cm
/秒程度が可能である。
【0016】また、固定子の簾状電極に印加する高周波
の振幅値(VP-P )を変えることにより、移動子の移動
速度を制御することができる。つまり、駆動電圧が大き
くなると、移動速度は大になり、駆動電圧が小さくなる
と、移動速度は小さくなり、10MHzで10cm/秒
〜100cm/秒を得ることができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照しながら詳
細に説明する。
【0018】図1は本発明の第1の実施例を示す弾性表
面波リニアモータの斜視図、図2はその弾性表面波リニ
アモータの簾状電極の平面図、図3はその弾性表面波リ
ニアモータの移動子(スライダー)の裏面図である。
【0019】これらの図において、1は固定子であり、
弾性表面波を励振する媒体からなる。この媒体として
は、例えば、ニオブ酸リチウム等の圧電材料を用いる。
この固定子1としての基板の表面に、櫛歯状電極が対に
なった簾状電極2を配置し、簾状電極2には高周波電源
4が接続され、数MHzから数100MHzの弾性表面
波で励振する。
【0020】すると、移動子(スライダー)3は簾状電
極2側へと駆動される。
【0021】以下、具体的に説明する。
【0022】簾状電極2の寸法は、図2に示すように、
対向する両側に端子部11,12を有し、それらの端子
部11,12からそれぞれ長さ25mm、線幅75μm
で、ピッチ300μmの電極が設けられ、互いに組み合
わされている。この簾状電極2の幅は10mm、端子部
11と12の最外側の幅は42mmである。
【0023】一方、移動子(スライダー)3は、図3に
示すように、ボール21(直径0.5〜3mm)3個を
リング状の支持体22(直径6mm)固定したものを
用いる。ここで、ボール21はその固定子1への接触面
正規できれいな球面が形成されているものを用いる。
つまり、固定子1へは移動子3の3点がすべて接触する
ことになり、接触圧力を高めることができ、当たりをよ
くすることができる。当然、当たりをよくすることがで
きるのであれば、4点接触以上であってもよい。
【0024】このように配置された弾性表面波リニアモ
ータは、図4に示すように、固定子31である弾性体中
を弾性波32が伝搬する際に、弾性体表面の粒子が楕円
軌跡33を描いて運動することを利用して、そこに、移
動子34のボール35を当接させ、摩擦力を介して、超
音波振動を一方向への運動へと変換することにより、駆
動される。摩擦駆動の場所は時間とともに移動し、常に
固定子31から移動子34への駆動力が伝達される。
【0025】次に、本発明の第2の実施例について説明
する。
【0026】図5は本発明の第2の実施例を示す弾性表
面波リニアモータの斜視図、図6はその弾性表面波リニ
アモータの固定子の平面図、図7はその弾性表面波リニ
アモータの移動子(スライダー)の裏面図である。
【0027】固定子(基板)41を構成する圧電材料と
して、127.8°回転Y板X伝搬LiNbO3 (ニオ
ブ酸リチウム)を用いた。図6に示すように、櫛形電極
を4対設けることで、2軸4方向へ表面波を励振できる
ようにした。ここで、固定子(基板)41の厚みは2m
m、直径は75mmとし、4対の櫛形電極(簾状電極)
42〜45に囲まれる部分がステージである。
【0028】固定子(基板)41の異方性のため、X軸
方向で9.57MHz、それに垂直なY軸方向で9.2
0MHzで効率よくレイリー波が励振された。
【0029】交流電圧70VP-P に対し、振動変位振幅
4〜6nm、振動速度振幅24〜36cm/sであっ
た。
【0030】移動子51は、図7に示すようなリング状
支持体(ワッシャ)53に、ボール52を3つ接着した
構造とした。3つのボール52が固定子41のステージ
と接触する。
【0031】これは、接触圧力を大きく(500MPa
程度)するよう留意した形状となっている。
【0032】半径0.5〜2mmのスチールボール、ル
ビーボールでは超音波モータとしての動作が確認され
た。移動子は摩擦駆動の結果として、駆動電極側へ移動
した。接触面を清浄に保つことで、良好な動作状態が保
たれた。移動速度は6cm/s程度であった。潤滑油を
用いた場合も同じような結果が得られたが、移動の速度
は低下した。駆動電圧を変化することで移動速度の制御
が可能である。
【0033】また、X、Y方向とも同じように駆動する
ことができた。電圧を変化することで任意の方向に移動
できた。
【0034】簾状電極42〜45の寸法は、前記した第
1の実施例と同様であり、対向する両側に端子部を有
し、それらの端子部からそれぞれ長さ25mm、線幅7
5μmで、ピッチ300μmの電極が設けられ、互いに
組み合わされている。この簾状電極42〜45の幅は1
0mm、端子部の最外側の幅は42mmである。
【0035】一方、移動子(スライダー)51は、図7
に示すように、3個のボール52(直径0.5〜3m
m)をリング状の支持体53(外径6mm)固定した
ものを用いる。ここで、ボール52はその固定子41へ
の接触面正規できれいな球面が形成されているものを
用いる。それにより、固定子41へは移動子51の3点
がすべて接触することになり、当たりをよくすることが
できる。当然、当たりをよくすることができれば、4点
接触以上であってもよい。
【0036】上記したように、櫛歯状電極が対になった
4個の簾状電極42〜45を配置し、高周波電源61は
スイッチング回路62を介して4個の簾状電極42〜4
5に接続され、4個の簾状電極42〜45は選択され
て、数MHzから数100MHzの弾性表面波を励振す
る。
【0037】すると、移動子(スライダー)51は励振
される簾状電極側へと駆動される。
【0038】図6に示すように、固定子41には4個の
簾状電極42〜45を正方形の4辺に配置し、その正方
形内に、移動子51を配置する。そこで、簾状電極42
〜45のいずれかに、高周波電源61を接続して高周波
を印加して、いずれかの簾状電極励振させることによ
り、その励振された電極側へ移動子51を駆動すること
ができる。例えば、簾状電極43を励振させることによ
り、X軸方向へ移動子51を駆動することができ、簾状
電極44を励振させることにより、Y軸方向へ移動子5
1を駆動することができる。すなわち、複数個配置され
る簾状電極42〜45の切り替えにより、振動の伝搬方
向を変えることができ、移動子51の平面上の2次元的
移動が可能である。
【0039】第1の実施例で示したように、移動子51
の接触部は、接触圧力を高めるような球面等の形状とす
るのが望ましい。
【0040】その結果、接触状態に留意することで、移
動子51の6cm/sでの駆動に成功した。
【0041】このように、従来不可能とされた、弾性表
面波による超音波モータを実現することができた。
【0042】また、上記実施例では、固定子としてはニ
オブ酸リチウムを用いたが、これに代えて圧電材料とし
て、タンタル酸リチウムを用いるようにしてもよい。
【0043】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能で
あり、それらを本発明の範囲から排除するものではな
い。
【0044】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、弾性表面波を用いて、物体の直接駆動を行い得
る弾性表面波リニアモータを得ることができた。
【0045】また、複数個配置される簾状電極の切り替
えにより、振動の伝搬方向を変えることができ、移動子
の平面上の2次元的移動が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を示す弾性表面波リニア
モータの斜視図である。
【図2】本発明の第1の実施例を示す弾性表面波リニア
モータの簾状電極の平面図である。
【図3】本発明の第1の実施例を示す弾性表面波リニア
モータの移動子(スライダー)の裏面図である。
【図4】本発明の第1の実施例を示す弾性表面波リニア
モータの駆動原理の説明図である。
【図5】本発明の第2の実施例を示す弾性表面波リニア
モータの斜視図である。
【図6】本発明の第2の実施例を示す弾性表面波リニア
モータの固定子の平面図である。
【図7】本発明の第2の実施例を示す弾性表面波リニア
モータの移動子(スライダー)の裏面図である。
【符号の説明】
1,31,41 固定子 2,42〜45 簾状電極 3,34,51 移動子(スライダー) 4,61 高周波電源 11,12 端子部 21,35,52 ボール 22,53 支持体32 弾性波 33 楕円軌跡 62 スイッチング回路
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−295881(JP,A) 特開 昭59−215871(JP,A) 特開 昭54−107651(JP,A) 特開 昭61−15572(JP,A) 特開 昭64−30469(JP,A) 特開 平3−259840(JP,A) 特開 昭63−91713(JP,A) 実開 平1−106453(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H02N 2/00

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】(a)圧電材料からなる板状固定子と、 (b)該板状固定子の周辺部の正方形状の4辺にそれぞ
    配置される4個の簾状電極と、 (c)該簾状電極を励振させる高周波電源と、 (d)前記板状固定子上の4個の簾状電極によって囲ま
    れる内部の2次元平面上にセットされる少なくとも3点
    接触部を有する移動子とを備え、 (e)前記4個の簾状電極を選択的に励振させ、前記移
    動子を前記2次元平面上で2次元方向に駆動可能に する
    ことを特徴とする弾性表面波リニアモータ。
  2. 【請求項2】 前記簾状電極は数MHzから数100M
    Hzの弾性表面波を励振する請求項1記載の弾性表面波
    リニアモータ。
  3. 【請求項3】 前記弾性表面波はレイリー波である請求
    項2記載の弾性表面波リニアモータ。
  4. 【請求項4】 前記移動子は3個のボールと、該ボール
    を支持する支持体とを具備する請求項1記載の弾性表面
    波リニアモータ。
  5. 【請求項5】 前記板状固定子の簾状電極に印加する高
    周波の振幅値を変えることにより、移動子の移動速度を
    制御してなる請求項1記載の弾性表面波リニアモータ。
JP02242194A 1994-02-21 1994-02-21 弾性表面波リニアモータ Expired - Fee Related JP3466690B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02242194A JP3466690B2 (ja) 1994-02-21 1994-02-21 弾性表面波リニアモータ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP02242194A JP3466690B2 (ja) 1994-02-21 1994-02-21 弾性表面波リニアモータ

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH07231685A JPH07231685A (ja) 1995-08-29
JP3466690B2 true JP3466690B2 (ja) 2003-11-17

Family

ID=12082221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP02242194A Expired - Fee Related JP3466690B2 (ja) 1994-02-21 1994-02-21 弾性表面波リニアモータ

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3466690B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001238473A (ja) 2000-02-23 2001-08-31 Minolta Co Ltd 弾性表面波モータ
US7911112B2 (en) 2005-12-15 2011-03-22 Panasonic Corporation Ultrasonic actuator
JP4209463B2 (ja) 2007-03-15 2009-01-14 パナソニック株式会社 超音波アクチュエータ

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54107651A (en) * 1978-02-10 1979-08-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd Surface acoustic wave element
JPS59215871A (ja) * 1983-05-24 1984-12-05 Usac Electronics Ind Co Ltd ドツトプリンタのワイヤ駆動方法
JP2510486B2 (ja) * 1984-06-29 1996-06-26 キヤノン株式会社 圧電装置
JPH0634600B2 (ja) * 1985-06-21 1994-05-02 キヤノン株式会社 振動波モ−タ−
JPS6391713A (ja) * 1986-10-06 1988-04-22 Canon Inc 超音波型駆動装置
JPS6430469A (en) * 1987-07-24 1989-02-01 Canon Kk Two-dimensional driving device
JPH01106453U (ja) * 1988-01-06 1989-07-18
JPH03259840A (ja) * 1990-03-09 1991-11-19 Canon Inc シート送り装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPH07231685A (ja) 1995-08-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Kurosawa et al. Ultrasonic linear motor using surface acoustic waves
JPH0117354B2 (ja)
US4723085A (en) Vibration wave motor
Kurosawa et al. Friction drive surface acoustic wave motor
JP3466690B2 (ja) 弾性表面波リニアモータ
JPH0532991B2 (ja)
JP5029948B2 (ja) 超音波モータ
JP2847758B2 (ja) 超音波モータの駆動方法および超音波モータ用振動子
JPH01264582A (ja) 超音波リニアモータ
JP4815670B2 (ja) 弾性表面波アクチュエータ用移動子及びそれを用いた弾性表面波アクチュエータ
JP2646668B2 (ja) 超音波モータの駆動方法および超音波モータ用振動子
JPS60207469A (ja) 超音波モ−タ
JPH0223070A (ja) リニア型超音波モータ
JPS60174078A (ja) 圧電モ−タ
JPH05252767A (ja) 超音波モータ
JP2001054290A (ja) 弾性表面波モータ
JPH0552137B2 (ja)
JP2605355B2 (ja) 超音波モータの駆動方法および超音波モータ用振動子
JPS60207467A (ja) 超音波モ−タ
JPS62277079A (ja) 圧電駆動装置
JPS62193569A (ja) 超音波モ−タ
JPH0697863B2 (ja) 圧電駆動装置
JPS6135176A (ja) 圧電モ−タ
JPS63283475A (ja) 超音波モ−タ
JPS61277386A (ja) 超音波モ−タ

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20030812

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070829

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080829

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080829

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090829

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090829

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100829

Year of fee payment: 7

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees