JP4689993B2 - 振動波モータ - Google Patents

Description

本発明は、超音波振動子を用いてリニア駆動を行う振動波モータに関し、特に簡単な構成で小型化を可能にした振動波モータに関する。

近年、電磁型モータに代わる新しいモータとして、超音波モータ（振動波モータ）が注目されている。この超音波モータは、従来の電磁型モータに比べて、ａ：ギヤ無しで低速高推力が得られ、ｂ：保持力が大きく、ｃ：ストロークが長く高分解能であり、ｄ：静穏性に富み、ｅ：磁気的ノイズを発生せずノイズの影響も受けない、などの利点を有している。

このような利点を有する従来の超音波モータとしては、移動部に２個の振動子板を設け、これら振動子板の対向面に形成されたそれぞれ１個の突起部の対向部間に１本のガイドシャフトを挟み、２個の振動子板の振動により、ガイドシャフトに沿って移動部が移動するリニア超音波モータが提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特開平０９−０５１６８７号公報（段落［００１１］〜［００１２］、図１）

しかしながら、特許文献１の技術は、ガイドシャフトを挟んで向かい合う振動子板のそれぞれの駆動突起部が１個であるため、被駆動体であるシャフト外径が大きくなった場合、それに合わせて２個の振動子板の接続部も大きくする必要があり、部品全体が大型化してしまうという問題を有している。

更に、ガイドシャフトを挟んで向かい合う振動子板のそれぞれの駆動突起部が１個であるため、被駆動体の傾きを押さえるためにガイドも必要であり、ガイド部材も大型化し、装置全体を小型化することが困難である。

本発明の課題は、上記従来の実情に鑑み、装置全体を大型化することなく振動子を被駆動体へ付勢し且つ振動子で被駆動体を駆動方向へガイドして可及的に全体的小型化を可能とした振動波モータを提供することである。

先ず、第１の発明の振動波モータは、外周面に突設されたレール部を備えた被駆動体と、上記被駆動体の被駆動方向に沿って、該被駆動体本体に挿通された回転止め用ガイドピンと、基台にそれぞれ連結して配置され上記被駆動体の上記レール部を挟み付けて配置された２個の振動子と、を備え、上記２個の振動子のそれぞれの長手方向と上記レール部の長手方向とが一致した状態で上記基台と上記被駆動体とが相対的にリニア駆動されることを特徴とする振動波モータ。

次に、第２の発明の振動波モータは、外周面に突設されたレール部と、該レール部の対向する２面に該レール部の長手方向に沿ってそれぞれ設けられた凸条とを備えた被駆動体と、基台にそれぞれ連結して配置され上記被駆動体の上記レール部の凸条にそれぞれ外嵌する駆動接触部を備えた２個の振動子と、を備え、上記２個の振動子のそれぞれの長手方向と上記凸条の長手方向とが一致した状態で上記基台と上記被駆動体とが相対的にリニア駆動されるように構成される。

更に、第３の発明の振動波モータは、外周面に突設された溝付きの突設部を備えた被駆動体と、上記突設部の溝に挿通されたガイド軸と、該突設部と対向する位置に上記被駆動体の被駆動方向に沿って、該被駆動体本体に挿通された回転止め部材と、上記被駆動体の周りに配置されて基台にそれぞれ連結された複数の振動子と、を備え、上記複数の振動子のそれぞれの長手方向と上記ガイド軸の長手方向とが一致した状態で上記基台と上記被駆動体とが相対的にリニア駆動されるように構成される。この振動波モータは、例えば上記ガイド軸及び回転止め部材と上記被駆動体との間に生じる摩擦力が上記複数の振動子による駆動力を越えないように設定されている。

第１乃至第４の発明によれば、基台と被駆動体との間に駆動用の複数の振動子を配置する構成であるので、被駆動体の大きさと比較して振動子を小型化できるため、装置全体の小型化が可能となる。

また、複数に振動子のうちの基台に固定されている、振動子が被駆動体のガイドとなるため、被駆動体は傾くことなく一方向への相対的駆動が可能となる。
また、第１、第２又は第４の発明によれば、駆動部分がガイド部分も兼ねる構成であるので、専用のガイド部品が不要となり装置の小型化が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

図１(a) は第１の実施形態における振動波モータの正面図であり、同図(b) はその側面図である。同図(a),(b) に示すように、この振動波モータ１は、円柱状の被駆動体２と、この被駆動体２の周りに配置された複数（図１(a),(b) では２個）の振動子３とを備えている。

これらの振動子３は、それぞれ振動子本体４と、この振動子本体４に固設されて被駆動体２の外形面２−１に接触する駆動接触部５とを有し、それぞれ連結部６を介して基台７に連結されている。連結部６は、同図の例では、ピン部材８と保持部材９と押し付勢部材１１とで構成される。

ピン部材８は、詳しくは後述するが、振動子本体４の振動の節となる位置に挿通されて固定されており、その外部に突出する両端部が、断面がコの字型の保持部材９の両側にＶ字型に切り込まれている溝の谷部に係合している。この保持部材９は、保持部材９と基台７との間に介装されている押し付勢部材１１により被駆動体２の方向に付勢されている。

これにより、振動子３は、保持部材９のＶ字型の溝の谷部とピン部材８とを介して押し付勢力を受けて被駆動体２の外形面２−１に押圧されている。すなわち、被駆動体２と振動子３とは相互に圧接している。

この振動波モータ１は、振動子３の長手方向（同図(a) では紙面奥行き方向、同図(b) では図の左右方向）と被駆動体２の被駆動方向とが一致した状態で、基台７と被駆動体２とが振動子３によって相対的にリニア駆動される。

ここで、本例における振動波モータ１の振動子本体４の構成を説明する。
図２(a) は、上記振動波リニアモータの振動子本体４の正面図であり、同図(b) は、その側面図、同図(c) は、同図(a),(b) に示す振動子本体４の圧電体シートと電極配置を示する図、同図(d),(e) は、振動子本体の他の構成例を２例示す図である。

同図(a),(b) に示すように、振動子本体４は、積層された圧電体シート１２から成る圧電体シート層１３とその下方に積層された弾性体シート１４から成る弾性体シート層１５とで構成される。

圧電体シート層１３の上面と、弾性体シート層１５の下面には、それぞれ絶縁体シート１６が貼着されている。尚、この絶縁体シート１６は、元来が絶縁体である弾性体シート１４と同一部材を用いることもできる。また、図１(a),(b) に示した駆動接触部５は、いずれか一方の絶縁体シート１６のそれぞれ外側面に密着して形成されている。

上記振動子本体４の圧電体シート層１３は、主に強制振動を与えるための圧電体部を構成しており、弾性体シート層１５は、圧電体部と合わせて特定の振動モードを励起する励起部を構成している。ただし、圧電体部だけで所望の振動モードを励起することができれば、励起部は必ずしも必要ではない。

圧電体シート層１３を形成する圧電体シート１２と、弾性体シート層１５の弾性体シート１４は、内部電極処理が施されているかいないかの違いだけで、本来は例えばＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）等の同一材質から成る薄い矩形状のシート部材である。具体的には例えば縦１０ｍｍ、横２．５ｍｍ、高さ（積層方向の厚さ）８０μｍの形状を有している。

尚、本例において使用するＰＺＴ材は、Ｑｍ値が２０００というように大きいハード系材料が選択されて使用される。弾性体シートも同様である。また、圧電体シート層１３と弾性体シート層１５を上下から挟持する絶縁体シート１６は、同じＰＺＴ材で、厚さは４０μｍの形状である。これらの絶縁体シートは圧電体シートと同一材料ではあるが電極が設けられていないので未分極状態であり、圧電性は無く、したがって、実質的に絶縁体としての特性を有している。

圧電体シート層１３の圧電体シート１２は、内部電極処理が施された電極のパターンのみが異なる２種類のシート状圧電素子で構成される。これら２種類の圧電体シート１２は同図(c) に示すように、一方は左右二方に分けてほぼ全面にＡ＋内部電極箔１７とＢ−内部電極箔１８を形成された圧電体シート１２ｍである。

上記Ａ＋内部電極箔１７とＢ−内部電極箔１８には、それぞれ左右両端に近い位置に、外部と接続するための端子１７−１と端子１８−１が圧電体シート１２ｍの一方の側方に突出して形成されている
２種類の圧電体シート１２の他方は同じく左右二方に分けてほぼ前面にＡ−内部電極箔１９とＢ＋内部電極箔２１を形成された圧電体シート１２ｎである。上記Ａ−内部電極箔１９とＢ＋内部電極箔２１には、それぞれ左右の中央に近い位置に、外部と接続するための端子１９−１と端子２１−１が圧電体シート１２ｎの上記と同じ一方の側方に突出して形成されている。

上記の内部電極箔は、その電極材料としては銀パラジウム合金もしくは銀が用いられ、例えば蒸着とフォトリソグラフィー技術によって、厚さ４μｍの形状となるように形成されている。

本例では、圧電体シート層１３は、これら２種類の圧電体シート１２ｍと１２ｎとを、それぞれ２４枚づつ合計４８枚のシート層として、交互に重ねて構成されている。
このようにして、最上部と最下部を除く中間部では、一枚の内部電極箔が自身が形成されている圧電体シート１２（１２ｎ又は１２ｍ）と、自身に接する圧電体シート１２（１２ｍ又は１２ｎ）の両方へ反対電位の電圧を印加する内部電極を構成している。

上記のＡ＋内部電極箔１７、Ａ−内部電極箔１９、Ｂ＋内部電極箔２１、及びＢ−内部電極箔１８からそれぞれ圧電体シート１２（１２ｍ、１２ｎ）の一方の側方に突出して形成されている外部接続用の端子１７−１、１８−１、１９−１及び２１−１は、同図(a) に示す振動子本体４の一方の側面において、焼き付け銀より成るＡ＋電極接続外部端子２２、Ａ−電極接続外部端子２３、Ｂ＋電極接続外部端子２４、及びＢ−電極接続外部端子２５にそれぞれ接続されている。

上記の一方のＡ＋電極接続外部端子２２とＡ−電極接続外部端子２３はＡ相電極として構成され、他方のＢ＋電極接続外部端子２４とＢ−電極接続外部端子２５はＢ相電極として構成されている。尚、この場合、Ａ−電極接続外部端子２３とＢ−電極接続外部端子２５は、それぞれＡ相とＢ相のグラウンド（ＧＮＤ）接続用として構成するものであるので、その場合は同一のリード線等に接続して電気的に同電位となるように構成しても良い。これらＡ相とＢ相の電極接続外部端子を介して特には図示しない駆動回路から電圧が圧電体シート層１３に印加されて、振動子本体４は後述する超音波楕円振動を発生する。

尚、本例における振動子本体４の寸法は、例えば、長手方向の寸法が１０ｍｍ、短手方向の寸法が２ｍｍ、そして高さが２．５ｍｍの形状で構成されている。この振動子本体４には、図２(a) に示すように、上記のＡ相電極とＢ相電極のほぼ中間つまり後述する振動の節部となる中央部の位置に、図１(a),(b) に示したピン部材８の取り付け孔２６が形成されている。

また、圧電体部としては必ずしも圧電体シート層１３でなくても以下のようなものでもよい。図２(d) は圧電体部として、積層圧電体又は圧電素子からなる圧電体２７と、たとえば真鍮材からなる振動子本体主要部２８、振動子本体部品２９とを接着結合して振動子本体４´としたものである。振動子本体主要部２８、振動子本体部品２９が励起部をなす。

また、図２(e) は、直方体形状のたとえば真鍮部材の弾性体部３１に薄い単板圧電体３２を接着した振動子本体４″の構成を示している。弾性体部３１が励起部をなす。これらの部材の接着時には十分な押圧をかけて接着することが、振動伝達効率を上げるために重要である。

図３(a),(b) は、上記の構成において電極への電圧印加により発振駆動される振動波リニアモータ１の振動子本体４の超音波楕円振動を模式的に説明する斜視図であり、同図(c) は、同図(b) の２次の屈曲振動を分かり易く振動子本体の輪郭線のみで示す図である。

先ず、図２(a) に示した振動子本体４のＡ相電極２２，２３、及びＢ相電極２４、２５に、同位相である共振周波数近傍の交番電圧を印加すると、図３(a) に示すように、振動子本体４には、静止位置３３と共振縦振動位置３４からなる１次の縦振動が励起される。この場合、振動子本体４は長手方向に伸縮すると共に、中央部の上下左右の寸法が伸縮する。

また、図２(a) において、上記Ａ相電極２２，２３、及びＢ相電極２４、２５に、逆位相である共振周波数近傍の交番電圧を印加すると、図３(b) に示すように、振動子本体４には、静止位置３５と共振屈曲振動位置３６からなる２次の屈曲振動が励起される。

これらの振動は、有限要素法を用いてコンピュータ解析することにより予想されたものであるが、実際の超音波振動測定の結果でも、それらの予想が実証された。
尚、図３(c) では、静止位置３５と共振屈曲振動位置３６のほかに、図１(a),(b) に示す構成の振動子本体４に配置された２つの駆動接触部５の動きを上部に示し、図１(a),(b) では示していなかったが、２つの駆動接触部５を振動子本体４の長手方向両端に配置した場合の２つの駆動接触部５の動きを下部に示している。

また、図３(a),(b) には、同図(c) に示す振動の節部（振動が極小になる節の位置）となる中央部の位置に形成された図２(a),(d),(e) に示したピン部材取り付け孔２６に取り付けられたピン部材８を示している。

このように、振動子から被駆動体に効率良く動力を伝達するためには、駆動接触部は、振動子の被駆動体との対向方向の振動が最も高くなる位置又はその近傍に固定されて配置されることが望ましい。

尚、本実施の形態では、共振周波数に関して、屈曲２次振動の共振周波数を縦１次振動の共振周波数より数％程度（望ましくは３％程度）低くなるように設計している。このように構成することで、振動波モータとしてのリニア出力特性を大幅に向上させることができる。

次に、振動子本体４のＡ相電極２２，２３、及びＢ相電極２４、２５に位相がπ／２だけ異なる共振周波数近傍の交番電圧を印加すると、振動子本体４の図３(c) に示す振動子本体長手方向の両端に配置した２個の駆動接触部５の位置と、振動子本体４の図３(c) に示す端部と中央とのほぼ中間に配置した２個の駆動接触部５の位置とで、楕円振動を観測することが出来た。

この場合、振動子本体４の底面にある駆動接触部５の位置での超音波振動による楕円振動の回転の向きと、振動子本体４の上面に配置してある駆動接触部５の位置での超音波振動による楕円振動の回転の向きとは逆になる（後述する図４参照）。

図４(a),(b) は、位相がπ／２だけ異なる共振周波数近傍の交番電圧を印加したときの振動子の駆動接触部の楕円振動を模式的に示す図である。尚、同図(a),(b) には２個の駆動接触部５が連結された形状の連結型駆動接触部３７を示しており、それらの駆動接触部５の配置が上下で異なるが、同一の番号で連結型駆動接触部３７として示している。また、駆動接触部５が、それぞれが単独の駆動接触部である場合も以下に説明する楕円振動の動きは同一である。

図４(a) は、Ａ相電極２２，２３が、Ｂ相電極２４、２５よりも、印加される交番電圧の位相がπ／２だけ進んでいる場合の動作を示しており、振動子本体４の底面の駆動接触部５は時計回り方向の回転をしており、他方、振動子本体４の上面の駆動接触部５は反時計回り方向の回転をしている。

そして、図４(b) は、Ａ相電極２２，２３が、Ｂ相電極２４、２５よりも、印加される交番電圧の位相がπ／２だけ遅れている場合の動作を示しており、振動子本体４の底面の駆動接触部５は反時計回り方向の回転をしており、他方、振動子本体４の上面の駆動接触部５は時計回り方向の回転をしている。

このように、同じ振動子の駆動接触部は同じ向きに回転するような位置に配置し、且つ対向側の振動子の駆動接触部は反対向きに回転する位置に配置されることが好ましい。これにより最も効率よく被駆動体２に対する駆動力を取り出すことができるようになる。

すなわち、上記振動子本体４及び４の縦振動と屈曲振動とから合成される楕円振動が、４個の駆動接触部５を介して被駆動体２に作用し、被駆動体２が、振動子本体４の各駆動接触部５の接触面によるガイドに従って、図１(a),(b) で示した同図(a) の図面奥行き方向、同図(b) では図面左右方向に進退移動する。これが、本発明における振動波モータの動作原理である。

尚、本実施の形態では、圧電体部が、Ａ相電極２２，２３が配設されるＡ相とＢ相電極２４、２５が配設されるＢ相の２個所で構成されているが、圧電体部は２個所と限ることなく、縦振動と屈曲振動を起こさせることができれば３個所以上であってもよい。

また、本例では、振動子本体４が、ほぼ直方体形状であるので、このような場合は、縦振動と屈曲振動により上記の駆動力が得られるが、駆動接触部に楕円振動を起こして駆動力を得られるのであれば、振動子は他の形状でもよい。また、１または複数の、同じまたは整数倍の周波数のモードを同時に励起しても、同じような振動運動を得ることができる。

更に、駆動接触部は、振動波リニアモータとして最も高レベルの出力特性が得られる任意の位置、すなわち、振動子本体４の最も高レベルの超音波楕円振動が行われる位置に設けられるのが望ましいが、一般には、楕円振動を行うことが駆動の源となるため少なくとも１個以上の駆動接触部では楕円振動が起こっており、少なくとも全ての駆動接触部の部位で生ずる振動による駆動力の総和が０にならないように駆動接触部を配置すればよい。

また、全ての駆動子の位置で楕円運動が起こっている必要はなく、単振動または逆方向の振動が起こってもいても、各振動子からの駆動力の総計が０でなく、ある１方向への駆動力となっていればよい。

いずれにしても、電極の配置位置、交番電圧の印加タイミング、駆動接触部の配置位置を適宜に設定することにより、上下２つの振動子を用いて最小限の入力電圧で被駆動体２の駆動が可能である。

図５(a),(b),(c) はそれぞれ第２の実施形態としての被駆動体２の外形面の形状と駆動接触部５の形状とが相互に倣った形状に形成されていることを示す図である。同図(a) は被駆動体２の外形面２−１と振動子４の駆動接触部５との接触部において、外形面２−１の接触部が凸状円弧２−２であり、駆動接触部５の接触部が凹状円弧５−１となっていて互に相手の形状に倣った形状となっている。

また、同図(b) は被駆動体２の外形面２−１と振動子４の駆動接触部５との接触部において、外形面２−１の接触部が凸状に縁が切立った切立ち凸部２−３に形成され、駆動接触部５の接触部が凹状に縁が切り下がった切れ下がり凹部５−２に形成されて、被駆動体２の切立ち凸部２−３に外嵌している。すなわち、これも互に相手の形状に倣った形状となっている。

そして、同図(c) は同図(b) と逆になっており、被駆動体２の外形面２−１の接触部の方が凹状に縁が切り下がった切れ下がり凹部２−４に形成され、駆動接触部５の接触部の方が凸状に縁が切立った切立ち凸部５−３に形成されて、被駆動体２の切れ下がり凹部２−４に嵌入している。すなわち、これも互に相手の形状に倣った形状となっている。

上記いずれの場合も、互に相手の形状に倣った形状で係合し、且つ図１(a),(b) で述べたように被駆動体２と振動子３とは相互に圧接しているので、被駆動体２には駆動方向からの回転が禁止される。

尚、図５(a) の場合、被駆動体２の径が小さいときは双方とも急峻な円弧となるので、この形状でも被駆動体２には駆動方向からの回転が禁止されるが、被駆動体２の径が大きいときは、同図(b) 又は同図(c) の形態が好ましいといえる。

このように被駆動体２には駆動方向からの回転が禁止されるので、これらの接触部において振動子３だけで被駆動体２を正確に一方向へ駆動することができる。つまり振動子３だけで被駆動体２の駆動方向へのガイド性を持たせることがきるようになっている。

尚、このように被駆動体２の外形面２−１との接触部の形状に倣う駆動接触部５を有する振動子３は、複数のうちいずれか１個のみでも被駆動体２へのガイド性は得られる。
このように、本実施の形態によれば、被駆動体２をガイドする別部品を設ける必要がないので、装置全体を小型化することができる。

図６は、第３の実施形態としての、被駆動体２の周りに３個以上（同図の例では３個）の振動子３を配置する例を示す図である。同図において、振動子３が連結部６から被駆動体２方向へ受ける付勢力は均等になるように設定されている。これにより被駆動体２は基台７の内部で中心位置を保つことができる。

すなわち、このように被駆動体２の周りに少なくとも３個の振動子３を等間隔で配置することにより、図５(a),(b),(c) で説明たような駆動接触部５の形状を考慮しなくても、３個の振動子３のみで被駆動体２を基台７内部の中心位置に保って、被駆動体２の駆動方向へのガイド性を保つことができるため、構成が簡単であると共にガイド部材が不要であり、この場合も装置の小型化が可能となる。また、この構成は、３個以上の振動子３を使用するため、駆動力が向上する

図７(a) は第４の実施形態としての振動波モータの正面図であり、同図(b) はその側面図である。同図(a),(b) に示す振動波モータ４０は、被駆動体２に下方で圧接する振動子３の連結部６の構成は図１(a),(b) の場合と同一であるが、被駆動体２に上方で相対的に圧接する振動子３の連結部を構成する保持部材３８は、固定間隔維持部材３９を介して基台７に固設されている。

被駆動体２は、下方の連結部６から振動子３を介して加えられる押し上げ押圧力と、上方の振動子３の保持部材３８と基台７との間に介装されている固定間隔維持部材３９の間隔維持機能により、基台７の内部において中心位置に維持されている。

また、上方の振動子３は、下方の連結部６から振動子３を介して加えられる押し上げ押圧力により、被駆動体２に相対的に圧接している。また、上方の振動子３は、固定間隔維持部材３９を介して基台７に固設されていることにより、上記相対的圧接と相伴って被駆動体２をより強固に一定方向（駆動方向）にガイドすることができる。

尚、上方の振動子３は、保持部材３８を介することなく、振動子３の上面（駆動接触部５が固定されている面の反対面）を直接固定間隔維持部材３９を介して基台７に固設するようにしてもよい。ただし、その場合は固定間隔維持部材３９の被駆動体２方向への寸法を、保持部材３８が無い分だけ長く設定するようにする。

また、このように一個の振動子３を基台７に固定した場合は、この固定された振動子３と対向する位置に押し付勢部材１１によって揺動自在に位置固定された振動子３（同図の例では下方の振動子３）の駆動接触部５は、基台７に固定されている振動子３の２つの駆動接触部５の間に位置するように配設されていれば、１個だけであってもよい。

また、このように振動子３を基台７に固定するのは、図７のように振動子３が２個のときと限るものではなく、被駆動体２の周りにある振動子３が３個以上の場合でも、どれか一つの振動子３を基台７に固定するようにしてもよい。そうすれば、少なくとも一個の振動子３が、揺動しないように固定されているため、被駆動体２が駆動方向で傾くことなく駆動されるようになり、ガイド性がより向上する。

図８(a) は第５の実施形態としての振動波モータの正面図であり、同図(b) はその側面図である。同図(a),(b) に示す振動波モータ４１は、円環状の被駆動体４２と、この被駆動体４２本体に挿通された回転止め用ガイドピン４３及び被駆動体４２の外周面に突設されたレール部４４とを備えている。

更に、基台４５（４５−１、４５−２）にそれぞれ連結して配置され、被駆動体４２のレール部４４を上下から挟み付けて配置された２個の振動子３とを備えている。
これら２個の振動子３及びそれらの振動子３をそれぞれ保持して支持する連結部６の構成は、図１(a),(b) に示した振動子３と連結部６の構成と全く同様の構成である。

この振動波モータ４１は、２個の振動子３のそれぞれの長手方向（同図(a) では紙面奥行き方向、同図(b) では図の左右方向）とレール部４４の長手方向とが一致した状態で、基台４５と被駆動体４２とが振動子３によってレール部４４を介して相対的にリニア駆動される。

図９(a) は第６の実施形態としての振動波モータの正面図であり、同図(b) はその側面図である。同図(a),(b) に示す振動波モータ４６は、先ず、円環状の被駆動体４７を備えている。この被駆動体４７は、本体外周面に突設されたレール部４８と、このレール部４８の対向する２面にレール部４８の長手方向（同図(a) では紙面奥行き方向、同図(b) では図の左右方向）に沿ってそれぞれ設けられた凸条４９とを備えている。

そして、この振動波モータ４６は、基台５１（５１−１、５１−２）にそれぞれ連結して配置され、被駆動体４７のレール部４８の凸条４９にそれぞれ外嵌する駆動接触部５´を備えた２個の振動子３´を備えている。

この振動波モータ４６は、２個の振動子３´のそれぞれの長手方向（同図(a) では紙面奥行き方向、同図(b) では図の左右方向）と凸条４９の長手方向とが一致した状態で、基台５１と被駆動体４７とが２個の振動子３´によりレール部４８を介して相対的にリニア駆動される。

このようにレール部４８の凸条４９に２個の振動子３´の駆動接触部５´が外嵌する形状で駆動が行われるので、レール部４８の凸条４９によって駆動方向が一定に維持され、したがって、被駆動体４７本体に挿通する回転止めピンが不要となる。

また、この場合も、レール部４８に振動子３´を配置するため、被駆動体４７の外周を囲むように基台を設ける必要がなく、この構成は装置全体の小型化に有効である。
尚、レール部４８の凸条４９は、これに限ることなく、溝としてもよく、この溝に振動子の駆動接触部に形成された凸部が嵌入する形態にしても良い。

図１０(a) は第７の実施形態としての振動波モータの正面図、同図(b) はその側面図である。同図(a),(b) に示すように、この振動波モータ５２は、先ず、円環状の被駆動体５３を備えている。この被駆動体５３は、本体にガイド軸５４を挿通され、このガイド軸５４の挿通位置に対向する位置となる本体外周面に溝付き突設部５５が設けられ、その溝付き突設部５５の溝５６に、回転止めシャフト５７が係合している。

そして、被駆動体５３の、上記ガイド軸５４の挿通部と溝５６に係合する回転止めシャフト５７とを結ぶ水平面に直角な上下方向の外周面に、被駆動体５３を取り囲む円環状の基台５８に連結部６を介して連結された振動子３が圧接している。

この振動波モータ５２においては、２個の振動子３の被駆動体５３への押圧力ベクトルの和がゼロになるように、そして被駆動体５３とガイド軸５４及び回転止めシャフト５７との摩擦力が２個の振動子３の駆動力を越えないように設定されている。

この振動波モータ５２も、２個の振動子３のそれぞれの長手方向と被駆動体５３の長手方向とが一致した状態で、基台５８と被駆動体５３とが２個の振動子３により相対的にリニア駆動される。

尚、上記の被駆動体５３の構成は、被駆動体５３にガイド軸５４が設けられているので振動子３の駆動接触部５の形状を、ガイド性を持たせるように変更する必要がない（図５(a),(b),(c) 参照）。

このように、本例の振動波モータ５２は、簡略化した構成で被駆動体５３の駆動方向へのガイドが出来るため、全体の装置を小型化することができる。

図１１(a) は第８の実施形態としての振動波モータの正面図、同図(b) はその側面図である。同図(a),(b) に示すように、この振動波モータ６０は、比較的大径の円環状の被駆動体６１を備え、この被駆動体６１の内部中央に比較的小径の円環状の基台６２を備えている。基台６２の上下で対向する位置の外周面に連結部６を介して連結された２個の振動子３が、被駆動体６１の内面に圧接している。

円環状の基台６２には、内空部を通して、振動子３に駆動電圧を供給する配線を配置するようにする。
この振動波モータ６０も、２個の振動子３のそれぞれの長手方向と被駆動体６１の長手方向とが一致した状態で、基台６２と被駆動体６１とが２個の振動子３により相対的にリニア駆動される。

尚、振動子３は、図７(a),(b) に示したように、いずれか１個を基台に固定し、他の１個を揺動自在として配置してもよい。また、振動子３を等間隔で３個以上の配設するようにしてもよい。

いずれにしても、被駆動体６１は、振動子３の被駆動体６１への付勢力で位置決めされて、駆動方向にガイドされる。よって、本例の構成ではガイド部材は不要であり、装置の小型化が可能である。

図１２(a) は上記第８の実施形態の変形例としての振動波モータの正面図、同図(b) はその側面図である。本例は、図１１(a),(b) の円環状の基台６２に代わって、断面が長方形のレール状の基台６３が被駆動体６１の内部に配置され、振動子３はレール状の基台６３の断面が対向する短辺を成す面に、連結部６を介して連結される。振動子３に駆動電圧を供給する配線は、基台６３の振動子３が配置されていない面に沿って配置することができる。

(a) は第１の実施形態における振動波モータの正面図、(b) はその側面図である。 (a) は振動波リニアモータの振動子本体の正面図、(b) はその側面図、(c) は(a),(b) に示す振動子本体の圧電体シートと電極配置を示する図、(d),(e) は振動子本体の他の構成例を２例示す図である。 (a),(b) は電極への電圧印加により発振駆動される振動波リニアモータの振動子本体の超音波楕円振動を模式的に説明する斜視図、(c) は(b) の２次の屈曲振動を分かり易く振動子本体の輪郭線のみで示す図である。 (a),(b) は位相がπ／２だけ異なる共振周波数近傍の交番電圧を印加したときの振動子の駆動接触部の楕円振動を模式的に示す図である。 (a),(b),(c) はそれぞれ第２の実施形態としての被駆動体の外形面の形状と駆動接触部の形状とが相互に倣った形状に形成されていることを示す図である。 第３の実施形態としての被駆動体の周りに３個以上（図の例では３個）の振動子を配置する例を示す図である。 (a) は第４の実施形態としての振動波モータの正面図、(b) はその側面図である。 (a) は第５の実施形態としての振動波モータの正面図、(b) はその側面図である。 (a) は第６の実施形態としての振動波モータの正面図、(b) はその側面図である。 (a) は第７の実施形態としての振動波モータの正面図、(b) はその側面図である。 (a) は第８の実施形態としての振動波モータの正面図、(b) はその側面図である。 (a) は第８の実施形態の変形例としての振動波モータの正面図、(b) はその側面図である。

符号の説明

１ 振動波モータ
２ 被駆動体
２−１ 外形面
２−２ 凸状円弧
２−３ 切立ち凸部
２−４ 切れ下がり凹部
３、３´ 振動子
４、４´、４″ 振動子本体
５、５´ 駆動接触部
５−１ 凹状円弧
５−２ 切れ下がり凹部
５−３ 切立ち凸部
６ 連結部
７ 基台
８ ピン部材
９ 保持部材
１１ 押し付勢部材
１２ 圧電体シート
１３ 圧電体シート層
１４ 弾性体シート
１５ 弾性体シート層
１６ 絶縁体シート
１７ Ａ＋内部電極箔
１７−１、１８−１ 端子
１８ Ｂ−内部電極箔
１９ Ａ−内部電極箔
１９−１、２１−１ 端子
２１ Ｂ＋内部電極箔
２２ Ａ＋電極接続外部端子
２３ Ａ−電極接続外部端子
２４ Ｂ＋電極接続外部端子
２５ Ｂ−電極接続外部端子
２６ ピン部材取り付け孔
２７ 圧電体
２８ 振動子本体主要部
２９ 振動子本体部品
３１ 弾性体部
３２ 単板圧電体
３３ １次の縦振動の静止位置
３４ １次の縦振動の共振縦振動位置
３５ ２次の屈曲振動の静止位置
３６ ２次の屈曲振動の共振屈曲振動位置
３７ 連結型駆動接触部
３８ 保持部材
３９ 固定間隔維持部材
４０、４１ 振動波モータ
４２ 被駆動体
４３ 回転止め用ガイドピン
４４ レール部
４５（４５−１、４５−２） 基台
４６ 振動波モータ
４７ 被駆動体
４８ レール部
４９ 凸条
５１（５１−１、５１−２） 基台
５２ 振動波モータ
５３ 被駆動体
５４ ガイド軸
５５ 溝付き突設部
５６ 溝
５７ 回転止めシャフト
５８ 基台
６０ 振動波モータ
６１ 被駆動体
６２ 基台

Claims (4)

1. 外周面に突設されたレール部を備えた被駆動体と、
   前記被駆動体の被駆動方向に沿って、該被駆動体本体に挿通された回転止め用ガイドピンと、
   基台にそれぞれ連結して配置され前記被駆動体の前記レール部を挟み付けて配置された２個の振動子と、
   を備え、
   前記２個の振動子のそれぞれの長手方向と前記レール部の長手方向とが一致した状態で前記基台と前記被駆動体とが相対的にリニア駆動されることを特徴とする振動波モータ。
2. 外周面に突設されたレール部と、該レール部の対向する２面に該レール部の長手方向に沿ってそれぞれ設けられた凸条とを備えた被駆動体と、
   基台にそれぞれ連結して配置され前記被駆動体の前記レール部の凸条にそれぞれ外嵌する駆動接触部を備えた２個の振動子と、
   を備え、
   前記２個の振動子のそれぞれの長手方向と前記凸条の長手方向とが一致した状態で前記基台と前記被駆動体とが相対的にリニア駆動されることを特徴とする振動波モータ。
3. 外周面に突設された溝付きの突設部を備えた被駆動体と、
   前記突設部の溝に挿通されたガイド軸と、
   該突設部と対向する位置に前記被駆動体の被駆動方向に沿って、該被駆動体本体に挿通された回転止め部材と、
   前記被駆動体の周りに配置されて基台にそれぞれ連結された複数の振動子と、
   を備え、
   前記複数の振動子のそれぞれの長手方向と前記ガイド軸の長手方向とが一致した状態で前記基台と前記被駆動体とが相対的にリニア駆動されることを特徴とする振動波モータ。
4. 前記ガイド軸及び回転止め部材と前記被駆動体との間に生じる摩擦力が前記複数の振動子による駆動力を越えないように設定されていることを特徴とする請求項３記載の振動波モータ。

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