JP4923241B2 - Surface acoustic wave actuator, moving element, and stator - Google Patents

Surface acoustic wave actuator, moving element, and stator Download PDF

Info

Publication number
JP4923241B2
JP4923241B2 JP2006053937A JP2006053937A JP4923241B2 JP 4923241 B2 JP4923241 B2 JP 4923241B2 JP 2006053937 A JP2006053937 A JP 2006053937A JP 2006053937 A JP2006053937 A JP 2006053937A JP 4923241 B2 JP4923241 B2 JP 4923241B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
stator
slider
segment
segments
acoustic wave
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.)
Active
Application number
JP2006053937A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007236094A (en
Inventor
正也 高崎
尚登 大竹
佑一 青木
浩之 小谷
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.)
Saitama University NUC
Original Assignee
Saitama University NUC
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 Saitama University NUC filed Critical Saitama University NUC
Priority to JP2006053937A priority Critical patent/JP4923241B2/en
Publication of JP2007236094A publication Critical patent/JP2007236094A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4923241B2 publication Critical patent/JP4923241B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Description

本発明は、弾性表面波モータ等の弾性表面波アクチュエータ、この弾性表面波アクチュエータに用いる移動子、及びこの弾性表面波アクチュエータに用いるステータに関する。   The present invention relates to a surface acoustic wave actuator such as a surface acoustic wave motor, a moving element used for the surface acoustic wave actuator, and a stator used for the surface acoustic wave actuator.

近年,半導体製造技術や産業用ロボットなどの発展に伴い,高性能・高機能なアクチュエータの開発が求められている.超音波モータは取り出せる推力が大きい,保持力・保持トルクが大きい,磁場を発生しないなどの特長を有しており,産業への応用が期待されている.弾性表面波モータはこの超音波モータの一種であり,超音波振動のひとつである弾性表面波(SAW)を利用したアクチュエータである。   In recent years, with the development of semiconductor manufacturing technology and industrial robots, development of high performance and high performance actuators is required. Ultrasonic motors have features such as large thrust that can be extracted, large holding force and holding torque, and no magnetic field generation, and are expected to be applied to industry. The surface acoustic wave motor is a kind of the ultrasonic motor, and is an actuator using a surface acoustic wave (SAW) which is one of ultrasonic vibrations.

このような、物体を直接駆動するアクチュエータとしての弾性表面波モータは、カメラの自動焦点レンズ駆動用モータ、ブラインドやカーテンの駆動等への応用等が期待され、特に、高速、高推力、高速応答な小型アクチュエータととして期待されている。   Such a surface acoustic wave motor as an actuator that directly drives an object is expected to be applied to a motor for driving an autofocus lens of a camera, a drive of a blind or a curtain, etc. Especially, a high speed, a high thrust, a high speed response are expected. It is expected as a compact actuator.

具体的には、弾性表面波モータのステータ圧電膜に進行波を励振して、ステータ圧電膜上のスライダを移動子として用いるモータが提案されている(特許文献1参照。)。弾性表面波モータでは,ステータ圧電膜の振動を摩擦力を介して推力として取り出す。ステータ圧電膜と移動子とが互いに対向する摩擦駆動面では,摩擦力を確保するために接触圧力が高くなるような工夫が必要である。   Specifically, there has been proposed a motor in which a traveling wave is excited in a stator piezoelectric film of a surface acoustic wave motor and a slider on the stator piezoelectric film is used as a moving element (see Patent Document 1). In the surface acoustic wave motor, the vibration of the stator piezoelectric film is extracted as a thrust through a frictional force. On the friction drive surface where the stator piezoelectric film and the moving element face each other, it is necessary to devise such that the contact pressure becomes high in order to secure the friction force.

摩擦駆動面となる接触面では、互いの凹凸の影響を排除しつつ安定な接触を実現する方法として「シリコンスライダ」が提案されている(特許文献1参照。)。シリコンスライダでは、反応性イオンエッチング(RIE)で、シリコンウエハ表面に直径10μm程度、高さ1μm程度の円柱形状(円板形状)の突起を、シリコンスライダの下面の全面に多数マトリクス状に分布形成している。ステータ圧電膜に接する、島状に2次元配置された複数の円柱の端面(上面)が弾性変形し、摩擦駆動面における面接触を実現している。シリコンスライダの下面の全面に、円柱形状の突起を多数配置することにより、全体として接触面積を確保している。
特開平9−233865号公報 刑部尚樹(N.Osakabe)他3名、「シリコンスライダを用いた弾性表面波モータ(Surface acoustic wave linear motor using silicon slider)」、 1998年1月、微少電気機械システムのIEEE国際ワークショップ(IEEE International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems), 予稿集(Proceedings), p.390-395
A “silicon slider” has been proposed as a method for realizing a stable contact while eliminating the influence of the unevenness on the contact surface serving as the friction drive surface (see Patent Document 1). For silicon sliders, by reactive ion etching (RIE), cylindrical protrusions (disk shape) with a diameter of about 10 μm and a height of about 1 μm are distributed on the entire surface of the silicon slider in a matrix form on the silicon wafer surface. is doing. The end faces (upper surfaces) of a plurality of cylinders arranged in two-dimensional islands in contact with the stator piezoelectric film are elastically deformed to realize surface contact on the friction drive surface. By arranging a large number of cylindrical protrusions on the entire bottom surface of the silicon slider, the entire contact area is secured.
Japanese Patent Laid-Open No. 9-233865 N. Osakabe and three others, "Surface acoustic wave linear motor using silicon slider", January 1998, IEEE International Workshop on Micro Electromechanical Systems (IEEE International Workshop on Micro Electro Mechanical Systems), Proceedings, p.390-395

RIEでシリコンを異方性エッチングするため、シリコンスライダでは、円柱の上面(端面)と、円柱の側面とは、ほぼ直角である。弾性表面波モータの摩擦駆動面においては、シリコンスライダを構成する島状の突起において、接触と非接触を繰り返すため,ミクロ的な衝突を繰り返している。そのため,円柱形状の突起の摩耗が起こり,弾性表面波モータの寿命が限られた時間になっている。   Since silicon is anisotropically etched by RIE, the upper surface (end surface) of the cylinder and the side surface of the cylinder are substantially perpendicular to each other in the silicon slider. On the friction drive surface of the surface acoustic wave motor, microscopic collisions are repeated in order to repeat contact and non-contact at the island-shaped protrusions constituting the silicon slider. For this reason, wear of the cylindrical protrusions occurs, and the life of the surface acoustic wave motor is limited.

この摩擦駆動面の問題は、弾性表面波モータにのみ固有の問題ではなく、ステータと、このステータに対して移動するスライダ(移動子)を備える構造を伴う弾性表面波アクチュエータであれば、共通の問題である。   This problem of the friction drive surface is not a problem specific to only a surface acoustic wave motor, but is common to any surface acoustic wave actuator having a structure including a stator and a slider (moving element) that moves relative to the stator. It is a problem.

上記問題を鑑み、本発明は、移動子とステータ間の摩擦係数が確保でき,長寿命で信頼性の高い弾性表面波アクチュエータ、この弾性表面波アクチュエータに用いる移動子、及びこの弾性表面波アクチュエータに用いるステータを提供することを目的とする。   In view of the above problems, the present invention provides a surface acoustic wave actuator that can ensure a friction coefficient between a moving element and a stator and has a long life and high reliability, a moving element used for the surface acoustic wave actuator, and the surface acoustic wave actuator. It aims at providing the stator to be used.

上記目的を達成するために、本発明の態様は、ステータの表面からレイリー波の運動エネルギを得て、レイリー波の伝搬方向と逆方向に、ステータに対し相対的に移動する移動子であって、この移動子が移動子基板と、この移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、この複数の移動子セグメントのそれぞれの上面がステータに接する移動子セグメントアレイとを備え、複数の移動子セグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、移動子セグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、レイリー波の波長の1/40〜1/80である移動子であることを特徴とする。
本発明の他の態様は、ステータと、このステータの表面からレイリー波の運動エネルギを得て、レイリー波の伝搬方向と逆方向に、ステータに対し相対的に移動する移動子と、この移動子をステータに加圧しながら保持するスライダ加圧板とを備える弾性表面波アクチュエータに用いられる移動子であって、移動子が移動子基板と、移動子基板のステータ側の面に設けられ、移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、この複数の移動子セグメントのそれぞれの上面がステータに接する移動子セグメントアレイと、半球からなり、この半球の赤道面を移動子基板のステータ側の面に対向する側の面に接続したフリーホイール・ヘッドとを備え、フリーホイール・ヘッドがスライダ加圧板に対し、摺動しながら、自在に回転する移動子であることを特徴とする。
In order to achieve the above object, an aspect of the present invention is a slider that obtains kinetic energy of Rayleigh waves from the surface of a stator and moves relative to the stator in a direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh waves. , mover segment the moving element and the moving element substrate, made from an array of a plurality of the moving element segments of a material having a large Young's modulus than the moving element substrate, the upper surface of each of the plurality of the moving element segments are in contact with the stator The length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the mover segment, which characterizes the size of each of the plurality of mover segments, is 1/40 to 1 of the wavelength of the Rayleigh wave It is a mover that is / 80 .
Another aspect of the present invention includes a stator, a moving element that obtains kinetic energy of Rayleigh waves from the surface of the stator, and moves relative to the stator in a direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh waves, and the moving element. A slider used for a surface acoustic wave actuator having a slider pressing plate that holds the stator while pressing the stator, wherein the slider is provided on the stator substrate and the stator side surface of the slider substrate. It consists of an array of multiple mover segments made of a material with a higher Young's modulus, and a mover segment array in which each upper surface of the multiple mover segments is in contact with the stator and a hemisphere, and moves on the equatorial plane of this hemisphere A free wheel head connected to the surface on the side opposite to the stator side surface of the sub board, the free wheel head against the slider pressure plate, While moving, characterized in that it is a mover that rotates freely.

本発明の更に他の態様は、レイリー波を表面に伝搬させ、このレイリー波の運動エネルギにより、このレイリー波の伝搬方向と逆方向に、移動子を相対的に移動させるステータであって、このステータがステータ圧電膜と、このステータ圧電膜よりもヤング率の大きな材料からなる複数のステータセグメントの配列からなり、この複数のステータセグメントのそれぞれの上面が移動子に接するステータセグメントアレイとを備え、複数のステータセグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、ステータセグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、レイリー波の波長の1/40〜1/80であることを特徴とする。 Still another aspect of the present invention is a stator that propagates a Rayleigh wave to a surface, and moves a moving element relative to the direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh wave by the kinetic energy of the Rayleigh wave. The stator comprises a stator piezoelectric film and an array of a plurality of stator segments made of a material having a Young's modulus larger than that of the stator piezoelectric film, and each stator segment array includes a stator segment array in contact with the moving element . Characterizing the size of each of the plurality of stator segments, the length of one side of the stator segment, the length of the diagonal line, or the diameter is 1/40 to 1/80 of the wavelength of the Rayleigh wave And

本発明の更に他の態様は、レイリー波を表面に伝搬させるステータと、このステータの表面からレイリー波の運動エネルギを得て、レイリー波の伝搬方向と逆方向に、ステータに対し相対的に移動する移動子とを備える弾性表面波アクチュエータであって、移動子が移動子基板と、この移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、この複数の移動子セグメントのそれぞれの上面がステータに接する移動子セグメントアレイとを備え、複数の移動子セグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、移動子セグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、レイリー波の波長の1/40〜1/80である弾性表面波アクチュエータであることを特徴とする。
本発明の更に他の態様は、レイリー波を表面に伝搬させるステータと、このステータの表面からレイリー波の運動エネルギを得て、レイリー波の伝搬方向と逆方向に、ステータに対し相対的に移動する移動子と、この移動子をステータに加圧しながら保持するスライダ加圧板とを備える弾性表面波アクチュエータであって、移動子が移動子基板と、移動子基板のステータ側の面に設けられ、移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、この複数の移動子セグメントのそれぞれの上面がステータに接する移動子セグメントアレイと、半球からなり、この半球の赤道面を移動子基板のステータ側の面に対向する側の面に接続したフリーホイール・ヘッドとを備え、フリーホイール・ヘッドがスライダ加圧板に対し、摺動しながら、自在に回転する弾性表面波アクチュエータであることを特徴とする。
Still another aspect of the present invention provides a stator that propagates Rayleigh waves to the surface, and obtains kinetic energy of Rayleigh waves from the surface of the stator, and moves relative to the stator in the direction opposite to the Rayleigh wave propagation direction. A surface acoustic wave actuator including a movable body, the movable body comprising a movable body substrate and an array of a plurality of movable body segments made of a material having a higher Young's modulus than the movable body substrate. Any one of the length of one side, the length of a diagonal line, or the diameter of each of the plurality of slider segments, each of which includes a slider segment array in which the upper surface of each segment contacts the stator , and characterizes the size of each of the plurality of slider segments Is a surface acoustic wave actuator having a wavelength of 1/40 to 1/80 of the wavelength of the Rayleigh wave .
Still another aspect of the present invention provides a stator that propagates Rayleigh waves to the surface, and obtains kinetic energy of Rayleigh waves from the surface of the stator, and moves relative to the stator in the direction opposite to the Rayleigh wave propagation direction. And a slider pressurizing plate that holds the mover while pressing the mover against the stator.The mover is provided on the mover substrate and the stator side surface of the mover substrate, It consists of an array of a plurality of slider segments made of a material having a higher Young's modulus than the slider substrate. Each of the plurality of slider segments consists of a slider segment array whose upper surface is in contact with the stator, and a hemisphere. A freewheel head having a surface connected to a surface on the side opposite to the stator side surface of the movable substrate, and the freewheel head is a slider To the pressure plate, while sliding, characterized in that it is a surface acoustic wave actuator to rotate freely.

本発明の更に他の態様は、レイリー波を表面に伝搬させるステータと、このステータの表面からレイリー波の運動エネルギを得て、レイリー波の伝搬方向と逆方向に、ステータに対し相対的に移動する移動子とを備える弾性表面波アクチュエータであって、ステータがステータ圧電膜と、このステータ圧電膜よりもヤング率の大きな材料からなる複数のステータセグメントの配列からなり、この複数のステータセグメントのそれぞれの上面が移動子に接するステータセグメントアレイとを備え、複数のステータセグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、ステータセグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、レイリー波の波長の1/40〜1/80である弾性表面波アクチュエータであることを特徴とする。 Still another aspect of the present invention provides a stator that propagates Rayleigh waves to the surface, and obtains kinetic energy of Rayleigh waves from the surface of the stator, and moves relative to the stator in the direction opposite to the Rayleigh wave propagation direction. The stator includes a stator piezoelectric film and an array of a plurality of stator segments made of a material having a Young's modulus larger than that of the stator piezoelectric film, and each of the plurality of stator segments. A stator segment array in which the top surface of the stator segment is in contact with the moving element, and the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of each of the stator segments characterizing the size of each of the plurality of stator segments is It is a surface acoustic wave actuator having a wavelength of 1/40 to 1/80 .

本発明の更に他の態様は、レイリー波を表面に伝搬させるステータと、このステータの表面からレイリー波の運動エネルギを得て、レイリー波の伝搬方向と逆方向に、ステータに対し相対的に移動する移動子とを備える弾性表面波アクチュエータであって、移動子が、移動子基板と、この移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、この複数の移動子セグメントのそれぞれの上面がステータに接する移動子セグメントアレイとを備え、ステータが、ステータ圧電膜と、このステータ圧電膜よりもヤング率の大きな材料からなる複数のステータセグメントの配列からなり、この複数のステータセグメントのそれぞれの上面が移動子に接するステータセグメントアレイとを備え、複数の移動子セグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、移動子セグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、レイリー波の波長の1/40〜1/80である弾性表面波アクチュエータであることを特徴とする。 Still another aspect of the present invention provides a stator that propagates Rayleigh waves to the surface, and obtains kinetic energy of Rayleigh waves from the surface of the stator, and moves relative to the stator in the direction opposite to the Rayleigh wave propagation direction. A movable body comprising a movable body substrate and an array of a plurality of movable body segments made of a material having a higher Young's modulus than the movable body substrate. and a moving element segment array, each of the upper surface of the child segment is in contact with the stator, the stator, and the stator piezoelectric film, made from an array of a plurality of stator segments of a material having a large Young's modulus than the stator piezoelectric film, the multiple a stator segment array, each of the upper surface in contact with the moving element of the stator segments, a plurality of the movable element segment Characterizing the respective size of the bets, the length of one side of the moving element segments, the diagonal length, or any diameter, in the surface acoustic wave actuator is 1 / 40-1 / 80 of the wavelength of the Rayleigh wave It is characterized by being.

本発明によれば、移動子とステータ間の摩擦係数が確保でき,長寿命で信頼性の高い弾性表面波アクチュエータ、この弾性表面波アクチュエータに用いる移動子、及びこの弾性表面波アクチュエータに用いるステータを提供できる。   According to the present invention, a surface acoustic wave actuator that can secure a friction coefficient between a moving element and a stator and has a long life and high reliability, a moving element used for the surface acoustic wave actuator, and a stator used for the surface acoustic wave actuator are provided. Can be provided.

次に、図面を参照して、本発明の第1〜第3の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。又、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。   Next, first to third embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic, and the relationship between the thickness and the planar dimensions, the ratio of the thickness of each layer, and the like are different from the actual ones. Therefore, specific thicknesses and dimensions should be determined in consideration of the following description. Moreover, it is a matter of course that portions having different dimensional relationships and ratios are included between the drawings.

又、以下に示す第1〜第3の実施の形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記のものに特定するものでない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。   The first to third embodiments shown below exemplify apparatuses and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention is The material, shape, structure, arrangement, etc. are not specified below. The technical idea of the present invention can be variously modified within the technical scope described in the claims.

(第1の実施の形態)
本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの基本構成図を図1に示す。ステータ11の表面にすだれ状電極(櫛型電極)からなる第1駆動電極13aと第2駆動電極13bを互いに対向して配置している。図2及び図3に示すように、ステータ11は、圧電材料である128°Y−カットのニオブ酸リチウム(LiNbO3)基板からなるステータ圧電膜111と、ステータ圧電膜111を搭載するステータ基板112とを備える。LiNbO3基板の厚さは、10MHzの駆動周波数であれば、例えば、1mm程度に選択すれば良く、5倍の50MHzの駆動周波数を用いれば、LiNbO3基板の厚みは、その1/5程度とすることができる。又、機械的強度を問わなければ、ステータ基板112を省略して、ステータ圧電膜111のみで、ステータ11を構成しても良い。
(First embodiment)
FIG. 1 shows a basic configuration diagram of a surface acoustic wave actuator according to a first embodiment of the present invention. A first drive electrode 13a and a second drive electrode 13b made of interdigital electrodes (comb electrodes) are arranged on the surface of the stator 11 so as to face each other. As shown in FIGS. 2 and 3, the stator 11 includes a stator piezoelectric film 111 made of a 128 ° Y-cut lithium niobate (LiNbO 3 ) substrate, which is a piezoelectric material, and a stator substrate 112 on which the stator piezoelectric film 111 is mounted. With. The thickness of the LiNbO 3 substrate may be selected to be, for example, about 1 mm if the driving frequency is 10 MHz, and the thickness of the LiNbO 3 substrate is about 1/5 of the driving frequency of 50 MHz that is five times higher. can do. If the mechanical strength is not important, the stator substrate 112 may be omitted, and the stator 11 may be configured by only the stator piezoelectric film 111.

図1に示すように、第1駆動電極13aには、第1出力増幅器15aを介して、高周波発信器18からの高周波が供給され、第2駆動電極13bには、第2出力増幅器15bを介して、高周波発信器18からの高周波が供給される。第1駆動電極13aに高周波電圧を印加することにより、第1駆動電極13aから右方向に、弾性表面波の一種であるレイリー波を励振し、ステータ圧電膜111の表面を伝播させることができ、第2駆動電極13bに高周波電圧を印加することにより、第2駆動電極13bから左方向に、レイリー波を励振し、ステータ圧電膜111の表面を伝播させることができる。レイリー波は、ステータ圧電膜111の表面において、縦波と横波が合成された大きなうねりとしての波であり、レイリー波の進行波中ではステータ圧電膜111の表面は楕円運動をしている。ステータ圧電膜111の表面に、図1に示すように移動子(スライダ)12を押しつけると、移動子(スライダ)12は、移動子(スライダ)12とステータ11との摩擦を介して、粒子の楕円運動が移動子(スライダ)12に伝達され、レイリー波進行方向と逆の向きに駆動される。即ち、移動子(スライダ)12は第1駆動電極13aに高周波電圧を印加すると左方向へ,第2駆動電極13bに高周波電圧を印加すると右方向に駆動される。又、移動子(スライダ)12とステータ11との間の十分な摩擦力を得るために移動子(スライダ)12には予圧があたえられ、これにより推力を高めることができる。
図1においては、図示を省略しているが、移動子(スライダ)12のステータ11に対する相対的な直線移動に案内するために、図2に示すようなステータ11を摺動可能に保持するステータ摺動台22、移動子(スライダ)12をステータ11に加圧しながら保持するスライダ加圧板23及び、ステータ摺動台22とスライダ加圧板23とを結合するボルト25a,25b、ナット26a,26bを備えるリニアガイドを用いている。ステータ11は、図2の紙面の手前と奥で両端が保持されている。そして、ステータ11に対し、リニアガイドが、移動子(スライダ)12と共に、図2の紙面の垂直方向に、直線移動する。但し、図2に示すリニアガイドは、一例であり、移動子(スライダ)12のステータ11に対する相対的な直線移動を補助する構造であれば、他の構造も採用可能であり、図2に示すようなリニアガイドの構造に限定する理由はない。
As shown in FIG. 1, the first drive electrode 13a is supplied with a high frequency from a high frequency oscillator 18 via a first output amplifier 15a, and the second drive electrode 13b is supplied with a second output amplifier 15b. Thus, the high frequency from the high frequency transmitter 18 is supplied. By applying a high frequency voltage to the first drive electrode 13a, a Rayleigh wave, which is a type of surface acoustic wave, can be excited from the first drive electrode 13a to the right, and can propagate through the surface of the stator piezoelectric film 111. By applying a high frequency voltage to the second drive electrode 13b, a Rayleigh wave can be excited from the second drive electrode 13b in the left direction and propagated on the surface of the stator piezoelectric film 111. The Rayleigh wave is a wave as a large swell in which the longitudinal wave and the transverse wave are combined on the surface of the stator piezoelectric film 111, and the surface of the stator piezoelectric film 111 is elliptically moving in the traveling wave of the Rayleigh wave. When a moving element (slider) 12 is pressed against the surface of the stator piezoelectric film 111 as shown in FIG. 1, the moving element (slider) 12 is affected by the friction between the moving element (slider) 12 and the stator 11. The elliptical motion is transmitted to the slider (slider) 12 and is driven in the direction opposite to the traveling direction of the Rayleigh wave. That is, the slider (slider) 12 is driven leftward when a high frequency voltage is applied to the first drive electrode 13a, and rightward when a high frequency voltage is applied to the second drive electrode 13b. Further, in order to obtain a sufficient frictional force between the moving element (slider) 12 and the stator 11, a preload is given to the moving element (slider) 12, whereby the thrust can be increased.
Although not shown in FIG. 1, in order to guide relative movement of the slider (slider) 12 relative to the stator 11, a stator 11 that slidably holds the stator 11 as shown in FIG. The slider 22, the slider press plate 23 that holds the slider (slider) 12 while pressing the stator 11, bolts 25 a and 25 b that connect the stator slide 22 and the slider press plate 23, and nuts 26 a and 26 b are provided. The linear guide provided is used. The stator 11 is held at both ends before and behind the paper surface of FIG. Then, the linear guide moves linearly with respect to the stator 11 together with the mover (slider) 12 in the direction perpendicular to the paper surface of FIG. However, the linear guide shown in FIG. 2 is an example, and any other structure can be adopted as long as the structure guides relative movement of the slider (slider) 12 with respect to the stator 11. There is no reason to limit to such a linear guide structure.

移動子(スライダ)12とステータ11との間の十分な摩擦力を得るための一定予圧は、リニアガイドを構成する板ばね構造のスライダ加圧板23により実現される。このため、スライダ加圧板23には、ひずみゲージを貼り予圧の制御を行うことを可能にしている。 移動子(スライダ)12はステータ11の表面と平行に接触しなければ駆動が困難となる。そのため図3に示すように移動子(スライダ)12は、鋼球を半分に切った、剛性の高い半球からなるフリーホイール・ヘッド121と、このフリーホイール・ヘッド121に接着等により固定されたスライダ基板122と、スライダ基板122の表面にマトリクス状に設けられた、複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123の配列からなる移動子セグメントアレイから構成されている。このフリーホイール・ヘッド121をスライダ加圧板23に対し、摺動しながら、自在に回転させることにより、自由度を持たせて予圧調整の困難さを解消している。   A constant preload for obtaining a sufficient frictional force between the slider (slider) 12 and the stator 11 is realized by a slider pressure plate 23 having a leaf spring structure constituting a linear guide. For this reason, a strain gauge is attached to the slider pressurizing plate 23 so that the preload can be controlled. If the slider (slider) 12 does not contact the surface of the stator 11 in parallel, it will be difficult to drive. Therefore, as shown in FIG. 3, the moving element (slider) 12 includes a freewheel head 121 made of a rigid hemisphere obtained by cutting a steel ball in half, and a slider fixed to the freewheel head 121 by bonding or the like. The substrate 122 and a slider segment array including a plurality of slider segments (slider segments) 123 arranged in a matrix on the surface of the slider substrate 122 are configured. The free wheel head 121 is freely rotated while sliding with respect to the slider pressure plate 23, thereby providing a degree of freedom and eliminating the difficulty of preload adjustment.

図1に示すように、第1駆動電極13aの近傍には、移動子(スライダ)12の位置を測定する位置センサ14aが配置され、第2駆動電極13bの近傍にも、移動子(スライダ)12の位置を測定する位置センサ14bが配置され、移動子(スライダ)12の位置、及び速度を測定可能にしている。位置センサ14a及び位置センサ14bにより、移動子(スライダ)12の直線移動の反転位置がモニタされ、位置センサ14a及び位置センサ14bの出力信号は、制御回路16に入力される。位置センサ14a及び位置センサ14bとしては、フォトインタラプタ等の光学的センサが採用可能である。位置センサ14a及び位置センサ14bの代わりに、リニアエンコーダを採用し、リニアエンコーダにより移動子(スライダ)12の位置と速度を検出し、算出するようにしても良い。制御回路16は、切り換えスイッチ17を制御して、高周波発信器18からの高周波の供給を、第1出力増幅器15a又は第2出力増幅器15bに切り換える。即ち、位置センサ14aが移動子(スライダ)12が第1駆動電極13aの側の折り返し地点(終点)に近づいて来たことを検知した場合は、第1出力増幅器15aから第2出力増幅器15bへ接続を切り換え、第2駆動電極13bを駆動し、移動子(スライダ)12を第2駆動電極13bの方向に反転移動させる。一方、位置センサ14bが移動子(スライダ)12が第2駆動電極13bの側の折り返し地点に近づいて来たことを検知した場合は、第2出力増幅器15bから第1出力増幅器15aへ接続を切り換え、第1駆動電極13aを駆動し、移動子(スライダ)12を第1駆動電極13aの方向に反転移動させる。この操作を繰り返すことにより、移動子(スライダ)12は、第1駆動電極13aと第2駆動電極13bとの間を往復運動する。   As shown in FIG. 1, a position sensor 14a for measuring the position of the movable element (slider) 12 is disposed in the vicinity of the first drive electrode 13a, and the movable element (slider) is also disposed in the vicinity of the second drive electrode 13b. A position sensor 14b for measuring the position of 12 is arranged to make it possible to measure the position and speed of the slider (slider) 12. The reversal position of the linear movement of the slider (slider) 12 is monitored by the position sensor 14 a and the position sensor 14 b, and output signals from the position sensor 14 a and the position sensor 14 b are input to the control circuit 16. An optical sensor such as a photo interrupter can be used as the position sensor 14a and the position sensor 14b. Instead of the position sensor 14a and the position sensor 14b, a linear encoder may be adopted, and the position and speed of the slider (slider) 12 may be detected and calculated by the linear encoder. The control circuit 16 controls the changeover switch 17 to switch the high-frequency supply from the high-frequency transmitter 18 to the first output amplifier 15a or the second output amplifier 15b. That is, when the position sensor 14a detects that the movable element (slider) 12 is approaching the turning point (end point) on the first drive electrode 13a side, the first output amplifier 15a to the second output amplifier 15b. The connection is switched, the second drive electrode 13b is driven, and the slider (slider) 12 is reversed and moved in the direction of the second drive electrode 13b. On the other hand, when the position sensor 14b detects that the slider (slider) 12 is approaching the turning point on the second drive electrode 13b side, the connection is switched from the second output amplifier 15b to the first output amplifier 15a. The first drive electrode 13a is driven to move the slider (slider) 12 in the reverse direction in the direction of the first drive electrode 13a. By repeating this operation, the slider (slider) 12 reciprocates between the first drive electrode 13a and the second drive electrode 13b.

移動子(スライダ)12を構成する移動子セグメント(スライダセグメント)123の配列からなる移動子セグメントアレイは、図4に示すように、スライダ基板122の表面にマトリクス状に設けられている、スライダ基板122よりもヤング率が大きく硬い材料の島状突起である。スライダ基板122としてヤング率68GPaのアルミニウム(Al)若しくはヤング率58GPaのマグネシウム(Mg)を用いるのであれば、硬い材料としてはヤング率が100GPa以上、好ましくはヤング率が150GPaの材料が好ましい。この移動子セグメント(スライダセグメント)123を構成する島状突起の材料は、耐摩耗性材料であることが好ましく、ヤング率が150GPa以上で且つ耐摩耗性材料の代表例としては、ダイヤモンド様炭素(DLC)が好ましい。DLCでは、ヤング率が180GPa以上が可能である。耐摩耗性材料の他の例としては、チタン(Ti),シリコン(Si)、クロム(Cr)、タングステン(W)、タンタル(Ta)、ニオブ(Nb)等の窒化物、例えば、TiN,TiAlN,Si34、CrN,SiAlON,TiAlBN,NbN等、或いはこれらの炭化物、例えば、TiC,SiC,Cr32,WC,W2C,W3C,TaC,NbC等、或いは、これらを複合化したものであっても良い。更に、Ti,ジルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、Ta,Cr,モリブデン(Mo),W,ランタン(La)の硼化物、例えば、TiB2、ZrB2、HfB2、VB2,NbB2,TaB2,CrB2,MoB,WB、LaB6等、或いは、これらを複合化したものであっても良い。また,ダイヤモンド,立方晶窒化ホウ素,Al23,ZnOであっても良い.但し、これらの材料のヤング率や耐摩耗性は、成膜方法等に依存し、例えば、SiCのヤング率はバルクでは400GPa程度であるが薄膜では100〜200GPaであるので、注意が必要である。 A slider segment array comprising an array of slider segments (slider segments) 123 constituting the slider (slider) 12 is provided in a matrix on the surface of the slider substrate 122 as shown in FIG. It is an island-shaped protrusion of a hard material having a Young's modulus larger than 122. If aluminum (Al) having a Young's modulus of 68 GPa or magnesium (Mg) having a Young's modulus of 58 GPa is used as the slider substrate 122, the hard material is preferably a material having a Young's modulus of 100 GPa or more, and preferably a Young's modulus of 150 GPa. The material of the island-shaped projections constituting the slider segment (slider segment) 123 is preferably an abrasion-resistant material. As a representative example of the abrasion-resistant material having a Young's modulus of 150 GPa or more, diamond-like carbon ( DLC) is preferred. In DLC, Young's modulus can be 180 GPa or more. Other examples of wear resistant materials include nitrides such as titanium (Ti), silicon (Si), chromium (Cr), tungsten (W), tantalum (Ta), niobium (Nb), for example, TiN, TiAlN , Si 3 N 4 , CrN, SiAlON, TiAlBN, NbN, etc., or carbides thereof, such as TiC, SiC, Cr 3 C 2 , WC, W 2 C, W 3 C, TaC, NbC, etc., or these It may be a composite. Further, borides of Ti, zirconium (Zr), hafnium (Hf), vanadium (V), niobium (Nb), Ta, Cr, molybdenum (Mo), W, lanthanum (La), for example, TiB 2 , ZrB 2 , HfB 2, VB 2, NbB 2, TaB 2, CrB 2, MoB, WB, LaB 6 , etc., or may be one in which these were complexed. Further, diamond, cubic boron nitride, Al 2 O 3 , or ZnO may be used. However, the Young's modulus and wear resistance of these materials depend on the film forming method and the like. For example, the Young's modulus of SiC is about 400 GPa in the bulk but 100 to 200 GPa in the thin film, so care must be taken. .

図4では、上面図がほぼ正方形に近い移動子セグメント(スライダセグメント)123の形状であるが、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面形状は、正方形に限定されず、長方形や3角形、5角形、6角形、8角形等の他の多角形でも良く、円形、長円形や楕円形等でも構わない。   In FIG. 4, the top view is a shape of a slider segment (slider segment) 123 that is almost square, but the top shape of the slider segment (slider segment) 123 is not limited to a square, but is a rectangle, triangle, 5 Other polygons, such as a square, a hexagon, and an octagon, may be sufficient, and a circle, an ellipse, an ellipse, etc. may be sufficient.

図5は、図4に示した複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123の内の1について断面構造を示すが、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面は、曲率半径R=10μm〜1mm程度、好ましくは曲率半径R=50μm〜300μm程度、更に好ましくは曲率半径R=80μm〜150μm程度の曲面であり、代表的には、例えば曲率半径R=100μm程度の値が採用可能である。概略的には、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面のなす曲率半径Rは、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径の4倍〜8倍程度に設定すれば良いが、直径の半分である半球状の移動子セグメント(スライダセグメント)123でも良い。   FIG. 5 shows a cross-sectional structure of one of the plurality of slider segments (slider segments) 123 shown in FIG. 4, but the upper surface of the slider segment (slider segment) 123 has a radius of curvature R of about 10 μm to 1 mm. The curved surface is preferably a curved surface having a radius of curvature R of approximately 50 μm to 300 μm, more preferably a radius of curvature R of approximately 80 μm to 150 μm. Typically, for example, a value having a radius of curvature R of approximately 100 μm can be employed. Schematically, the curvature radius R formed by the upper surface of the slider segment (slider segment) 123 is about 4 to 8 times the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the slider segment (slider segment) 123. However, a hemispherical slider segment (slider segment) 123 that is half the diameter may be used.

又、図5の符号Aで示した円内に位置する、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面の端部は、R≧1μm程度の丸みを有することが好ましい。   Moreover, it is preferable that the edge part of the upper surface of the slider segment (slider segment) 123 located in the circle | round | yen shown with the code | symbol A of FIG. 5 has a roundness of about R> = 1 micrometer.

移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面は、必ずしも単一の曲率半径Rからなる曲面である必要はなく、曲率半径R=10μm〜1mm程度の範囲から選ばれる複数の曲率半径の組み合わせからなる曲面でも構わない。   The upper surface of the slider segment (slider segment) 123 does not necessarily have to be a curved surface having a single curvature radius R, and is a curved surface comprising a combination of a plurality of curvature radii selected from the range of the curvature radius R = about 10 μm to 1 mm. It doesn't matter.

特に、DLC膜はアモルファス炭素膜の中でも高硬度を有し、且つ、低摩擦係数・耐摩耗性など優れたトライボロジー特性を有するが、第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータでは、図4に示したようなマトリクス状に配列された複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123の集合とすることで、通常の均一な単一膜としてのDLC膜に比べ、更に優れたトライボロジー特性を持たせることができる。   In particular, the DLC film has a high hardness among amorphous carbon films, and has excellent tribological characteristics such as a low coefficient of friction and wear resistance. In the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment, the DLC film shown in FIG. By making a set of a plurality of slider segments (slider segments) 123 arranged in a matrix as shown in FIG. 5, the tribological characteristics are further improved as compared with a normal DLC film as a single film. be able to.

図4に示すような、マトリクス状に配列された複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123の配列からなる移動子セグメントアレイの製造には,ソースガスとしてメタン(C22)を用いたプラズマCVDを用いれば良い。例えば、プラズマ励起のRF電源周波数として、13.56MHzを用い、基板バイアス電圧として−10kVpとし、メタン流量を14.1×10-3L/分とし、CVD圧力を3Pa、CVD時間を2時間とすれば、図4に示すように、厚さ200nm〜2μm程度、好ましくは0.8μm〜1.5μm程度、例えば約1.2μm程度の移動子セグメント(スライダセグメント)123を複数マトリクス状に配列して、移動子セグメントアレイが製造できる。DLCの堆積前にスライダ基板122としてのアルミニウム(Al)基板をスパッタエッチングするのが好ましい。これはスライダ基板122上の不純物を取り除くとともに、スライダ基板122の表面の酸化被膜を取り除くためである。スパッタガスにはアルゴン(Ar)を用い、例えば、Arの流量1.69×10-2Pa・m3/秒(=10sccm),圧力11Pa、出力50Wで10分間程度の処理が採用可能であるが、これに限定される必要はない。なお、スライダ基板122としてアルミニウム(Al)等の金属基板を用いる場合は、DLC膜と金属基板の密着力を高めるためにDLC膜と金属基板の間に中間層としてシリコン層をマグネトロンスパッタ法により厚さ約100〜200nm堆積すれば良い。 As shown in FIG. 4, a plasma using methane (C 2 H 2 ) as a source gas is used to manufacture a slider segment array comprising a plurality of slider segments (slider segments) 123 arranged in a matrix. CVD may be used. For example, 13.56 MHz is used as an RF power supply frequency for plasma excitation, a substrate bias voltage is −10 kV p , a methane flow rate is 14.1 × 10 −3 L / min, a CVD pressure is 3 Pa, and a CVD time is 2 hours. Then, as shown in FIG. 4, a plurality of slider segments (slider segments) 123 having a thickness of about 200 nm to 2 μm, preferably about 0.8 μm to 1.5 μm, for example, about 1.2 μm are arranged in a matrix. Thus, a mover segment array can be manufactured. It is preferable to sputter-etch an aluminum (Al) substrate as the slider substrate 122 before the DLC is deposited. This is for removing impurities on the slider substrate 122 and removing an oxide film on the surface of the slider substrate 122. Argon (Ar) is used as the sputtering gas. For example, Ar flow rate of 1.69 × 10 −2 Pa · m 3 / sec (= 10 sccm), pressure of 11 Pa, and output of 50 W can be used for about 10 minutes. However, it need not be limited to this. When a metal substrate such as aluminum (Al) is used as the slider substrate 122, a silicon layer is thickened as an intermediate layer between the DLC film and the metal substrate by magnetron sputtering in order to increase the adhesion between the DLC film and the metal substrate. It is sufficient to deposit about 100 to 200 nm.

図4に示すようなマトリクス状に配列されたセグメント構造のDLCは、CVD成膜時に図6に示すようなタングステン線の金網からなるメッシュ電極(カソード)30の上に、スライダ基板122の表面を下向きにして搭載し、支持部31a,31b,31cを用いてプラズマCVD装置の内部に陽極と対向するように配置すれば良い(実際のスライダ基板122とメッシュ電極(カソード)30との上下関係は、図6とは、逆でも良い。要は、スライダ基板122の表面の一部がタングステン線の金網でマスキングされれば良い。)。メッシュ電極(カソード)30のメッシュサイズを20μm×20μmとし、タングステンの線径をφ20μmとして、スライダ基板122の表面を格子状にマスキングすることにより、図4に示すようなマトリクス状に配列されたセグメント構造が実現できる。メッシュ電極(カソード)30は、支持部31a,31b,31cを用い、CVD成膜時には電気的に浮いている状態にしておく。   A DLC having a segment structure arranged in a matrix as shown in FIG. 4 has a slider substrate 122 surface on a mesh electrode (cathode) 30 made of a tungsten wire wire mesh as shown in FIG. It may be mounted facing downward and disposed so as to face the anode inside the plasma CVD apparatus using the support portions 31a, 31b, and 31c (the vertical relationship between the actual slider substrate 122 and the mesh electrode (cathode) 30 is 6 may be reversed, in other words, a part of the surface of the slider substrate 122 may be masked with a wire mesh of tungsten wire). The mesh electrode (cathode) 30 has a mesh size of 20 μm × 20 μm, a tungsten wire diameter of φ20 μm, and the surface of the slider substrate 122 is masked in a grid pattern, thereby arranging the segments arranged in a matrix as shown in FIG. A structure can be realized. The mesh electrode (cathode) 30 uses the support portions 31a, 31b, and 31c, and is in an electrically floating state during CVD film formation.

この結果、図4に示すように、1の移動子セグメント(スライダセグメント)123あたりの面積が約20×20mm程度である移動子セグメント(スライダセグメント)123の複数が、一定間隔でマトリクス状に分布している構造となる。4mm角のスライダ基板122を使用した場合には、すべての移動子セグメント(スライダセグメント)123の接触総面積は約4.2mmとなる。 As a result, as shown in FIG. 4, a plurality of slider segments (slider segments) 123 having an area per slider segment (slider segment) 123 of about 20 × 20 mm 2 is arranged in a matrix at regular intervals. It becomes a distributed structure. When a 4 mm square slider substrate 122 is used, the total contact area of all the slider segments (slider segments) 123 is about 4.2 mm 2 .

弾性表面波アクチュエータの移動子(スライダ)12とステータ11との間における摩擦駆動面では,一様な接触状態が求められる。「一様」とは,移動子(スライダ)12とステータ11との接触圧力が場所によらず一定で互いの凹凸にも影響を受けにくいことを意味する。背景技術の欄で説明したシリコンスライダは,シリコンウエハ表面にドライエッチングなどで突起の分布を形成して突起上面を摩擦駆動面として用いる構造である。シリコンスライダは一様な接触が得られ,優れた駆動特性を獲得したという報告もあるが、母材としてシリコンウエハを用いなければならない,突起の端部に丸みを持たせる加工が困難といった問題を含んでいる。第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータでは,図6に示すようなタングステン線の金網からなるメッシュ電極(カソード)30を用いたプラズマCVDを行うことにより、図5に示すような、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面が、曲率半径R=10μm〜1mm程度の曲面であり、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面の端部が、R≧1μm程度の丸みを有する構造が簡単に実現できるので、シリコンスライダの加工上の問題を解決することが容易に可能である。   A uniform contact state is required on the friction drive surface between the slider (slider) 12 of the surface acoustic wave actuator and the stator 11. “Uniform” means that the contact pressure between the slider (slider) 12 and the stator 11 is constant regardless of the location and is not easily affected by the unevenness of each other. The silicon slider described in the Background section has a structure in which a protrusion distribution is formed on the surface of a silicon wafer by dry etching and the upper surface of the protrusion is used as a friction drive surface. Although there is a report that the silicon slider has obtained uniform contact and has obtained excellent driving characteristics, there are problems such as the need to use a silicon wafer as the base material and the difficulty of rounding the ends of the protrusions. Contains. In the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment, by performing plasma CVD using a mesh electrode (cathode) 30 made of a wire mesh of tungsten wire as shown in FIG. 6, movement as shown in FIG. The top surface of the child segment (slider segment) 123 is a curved surface with a radius of curvature R of about 10 μm to 1 mm, and the end of the top surface of the slider segment (slider segment) 123 is rounded with about R ≧ 1 μm. Therefore, it is possible to easily solve the processing problem of the silicon slider.

図4に示すような、移動子セグメント(スライダセグメント)123の配列からなる移動子セグメントアレイの適用により耐摩耗性が向上し、同時に、従来のシリコンスライダと同程度以上の性能を確保することができる。   As shown in FIG. 4, the use of a mover segment array consisting of an array of mover segments (slider segments) 123 improves wear resistance, and at the same time, ensures the same or better performance as a conventional silicon slider. it can.

シリコンスライダは、<100>方向で130GPa,<110>方向で170GPa,<111>方向で190GPaと大きなヤング率を有するシリコンからなる。更に、シリコンスライダに対向する摩擦駆動面の材料も、ヤング率が大きな硬い材料が多い。ステータ圧電膜とスライダ(移動子)の双方が硬い材料の場合,図3のように、剛性の高い半球からなるフリーホイール・ヘッド121を用いて、巨視的(マクロ)には平行性が得られたとしても、シリコンスライダを用いた場合には、微視的に平行とするのが困難であるため,移動子(スライダ)12とステータ11の間の接触面で接触面積が減少し,性能が低下してしまう。   The silicon slider is made of silicon having a large Young's modulus of 130 GPa in the <100> direction, 170 GPa in the <110> direction, and 190 GPa in the <111> direction. Furthermore, the material of the friction drive surface facing the silicon slider is often a hard material having a large Young's modulus. When both the stator piezoelectric film and the slider (moving element) are hard materials, macroscopic parallelism can be obtained by using a freewheel head 121 made of a rigid hemisphere as shown in FIG. Even so, when a silicon slider is used, it is difficult to make it microscopically parallel, so that the contact area at the contact surface between the slider (slider) 12 and the stator 11 is reduced, and the performance is improved. It will decline.

第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータでは、移動子(スライダ)12とステータ11の面が接する摩擦駆動面において、移動子(スライダ)12に、スライダ基板122とその表面に形成された移動子セグメント(スライダセグメント)123からなる摩擦駆動面を構成し,ステータ11は一般的材料の平面とする。上述したように、移動子セグメント(スライダセグメント)123を構成する材料はスライダ基板122よりもヤング率が大きく硬い材料である。図5に示すように、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面(摩擦駆動に用いられる面)が曲面になり、若しくは端部が丸くなっていれば、図7に示すように、移動子セグメント(スライダセグメント)123上面が対となるステータ圧電膜111の表面に接触する際,対となるステータ圧電膜111の表面の凹凸に応じて移動子セグメント(スライダセグメント)123の接触面は姿勢を変えなければならない(図7では、高さΔのミクロな凸部を模式的に示している。)。移動子セグメント(スライダセグメント)123を支持するスライダ基板122が移動子セグメント(スライダセグメント)123に比べて、ヤング率が小さく柔らかい材料を選定しておけば、図7に示すように、微視的にスライダ基板122が弾性変形し、受動的に移動子セグメント(スライダセグメント)123の姿勢が対面と微視的に平行になり,微視的に一様な接触を実現することが可能である。   In the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment, the slider (122) is formed on the slider substrate 122 and the surface of the slider (slider) 12 on the friction drive surface where the slider (slider) 12 and the surface of the stator 11 are in contact. A friction drive surface composed of a slider segment (slider segment) 123 is formed, and the stator 11 is a flat surface of a general material. As described above, the material constituting the slider segment (slider segment) 123 is a hard material having a Young's modulus larger than that of the slider substrate 122. As shown in FIG. 5, if the upper surface (surface used for friction drive) of the slider segment (slider segment) 123 is a curved surface or the end is rounded, as shown in FIG. (Slider segment) When the upper surface of 123 contacts the surface of the pair of stator piezoelectric films 111, the contact surface of the slider segment (slider segment) 123 changes its posture according to the unevenness of the surface of the pair of stator piezoelectric films 111. (In FIG. 7, the micro convex part of height (DELTA) is typically shown.). If a slider substrate 122 that supports the slider segment (slider segment) 123 is selected from a soft material having a smaller Young's modulus than the slider segment (slider segment) 123, as shown in FIG. Further, the slider substrate 122 is elastically deformed, and the posture of the slider segment (slider segment) 123 is passively microscopically parallel to the facing surface, so that microscopically uniform contact can be realized.

128°Y−カットのLiNbO3基板からなるステータ圧電膜111の場合、弾性表面波の周波数が200MHzでは、弾性表面波の波長は、約20μmである。弾性表面波の周波数が50MHz以上の高周波の場合、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径は、図8に示すように、弾性表面波の波長と同程度、若しくはその数倍程度に設定可能である。マトリクス状に複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123を配置するピッチを、弾性表面波の波長に対して長くしすぎると、接触しない部分が増えるので好ましくない。したがって、マトリクス状に複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123を配置する場合の、互いに隣接する移動子セグメント(スライダセグメント)123間の距離は、弾性表面波の波長と同程度、若しくは弾性表面波の波長より短くなるように設定するのが好ましい。 In the case of the stator piezoelectric film 111 made of a 128 ° Y-cut LiNbO 3 substrate, when the surface acoustic wave frequency is 200 MHz, the surface acoustic wave wavelength is about 20 μm. When the surface acoustic wave has a high frequency of 50 MHz or more, the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the slider segment (slider segment) 123 is the same as the wavelength of the surface acoustic wave as shown in FIG. It can be set to about or several times that. If the pitch at which the plurality of slider segments (slider segments) 123 are arranged in a matrix is too long with respect to the surface acoustic wave wavelength, it is not preferable because the number of parts that do not come into contact increases. Therefore, when a plurality of slider segments (slider segments) 123 are arranged in a matrix, the distance between adjacent slider segments (slider segments) 123 is approximately equal to the wavelength of the surface acoustic wave or the surface acoustic wave. It is preferable to set it to be shorter than the wavelength.

一方、128°Y−カットのLiNbO3基板からなるステータ圧電膜111の場合、弾性表面波の周波数が10MHzでは、弾性表面波の波長は、約400μmであるので、この場合、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径を、図8に示すように、弾性表面波の波長と同程度、若しくはその数倍程度に設定することは、理論的に可能であるが、あまり効率的ではない。弾性表面波の周波数が10MHz〜50MHz程度では、図9に示すように、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径を、弾性表面波の波長に比して十分小さく設定することが好ましい。「十分小さく設定」とは、弾性表面波の波長の少なくとも1/5以下、好ましくは1/10以下を意味し、より好ましくは1/20以下である。より具体的には、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径を、弾性表面波の波長の1/40〜1/80程度にすれば良い。 On the other hand, in the case of the stator piezoelectric film 111 made of a 128 ° Y-cut LiNbO 3 substrate, when the surface acoustic wave frequency is 10 MHz, the surface acoustic wave wavelength is about 400 μm. It is theoretically possible to set the length of one side of the segment) 123, the length of the diagonal line, or the diameter to the same level as the wavelength of the surface acoustic wave or several times as shown in FIG. Yes, but not very efficient. When the surface acoustic wave frequency is about 10 MHz to 50 MHz, the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the slider segment (slider segment) 123 is compared with the wavelength of the surface acoustic wave as shown in FIG. Is preferably set sufficiently small. “Set sufficiently small” means at least 1/5 or less, preferably 1/10 or less, more preferably 1/20 or less of the wavelength of the surface acoustic wave. More specifically, the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the slider segment (slider segment) 123 may be set to about 1/40 to 1/80 of the surface acoustic wave wavelength.

マトリクス状に複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123を配置する場合のピッチや密度は、弾性表面波の波長と移動子セグメント(スライダセグメント)123の接触総面積を考慮して設定されるが、一般的には、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径と同程度のピッチが好ましい。   The pitch and density when a plurality of slider segments (slider segments) 123 are arranged in a matrix are set in consideration of the surface acoustic wave wavelength and the total contact area of the slider segments (slider segments) 123. In general, a pitch equivalent to the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the slider segment (slider segment) 123 is preferable.

但し、あまりに、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、若しくは直径、及び移動子セグメント(スライダセグメント)123の配置のピッチを小さくすることは、加工技術上の困難が伴う。弾性表面波の周波数が50MHz以上の高周波の場合も、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、若しくは直径、及び移動子セグメント(スライダセグメント)123の配置のピッチを、弾性表面波の波長に比して十分小さく設定することは好ましいが、弾性表面波の周波数が高くなればなるほど、微細加工が必要になるので、現在の加工技術の最小値により、最小寸法が決まることになる。   However, it is too difficult to reduce the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the slider segment (slider segment) 123 and the pitch of the placement of the slider segment (slider segment) 123. Is accompanied. Even when the surface acoustic wave has a high frequency of 50 MHz or more, the length of one side, the length of the diagonal line or the diameter of the slider segment (slider segment) 123, and the pitch of arrangement of the slider segment (slider segment) 123 are set. Although it is preferable to set it sufficiently small compared to the surface acoustic wave wavelength, the higher the surface acoustic wave frequency, the more fine processing is required. It will be decided.

図4に示すように、約20×20mmの移動子セグメント(スライダセグメント)123を4mm角のスライダ基板122を配置した移動子(スライダ)12を、厚さ1mm、128°Y−カットのLiNbO3基板からなるステータ圧電膜111に対向させた、10MHの弾性表面波リニアモータにおいて、入力電流を1.2A0-p,1.4A0-p,1.7A0-p,1.9A0-p,2.3A0-pと変化させたときのスライダ速度の過渡応答特性を図10に示す。移動子(スライダ)12への予圧は20Nである。図10より移動子(スライダ)12の効率良い駆動が確認できる。入力電流を1.2A0-p〜2.3A0-pと大きくするにつれ到達できる最大スライダ速度は速くなることが分かる。図10の場合は、ステータ圧電膜111のストロークが22mmと短いため定常速度に達してはいないが、到達できる最高速度は、更に速くなると考えられる。 As shown in FIG. 4, a slider (slider segment) 123 of about 20 × 20 mm 2 is placed on a slider (slider) 12 having a 4 mm square slider substrate 122, and a slider 12 having a thickness of 1 mm and 128 ° Y-cut LiNbO is used. 3 is opposed to the stator piezoelectric film 111 made of the substrate, in the surface acoustic wave linear motor 10 MHz, the input current 1.2A 0-p, 1.4A 0- p, 1.7A 0-p, 1.9A 0 FIG. 10 shows the transient response characteristics of the slider speed when -p is changed to 2.3A 0-p . The preload to the slider (slider) 12 is 20N. FIG. 10 confirms efficient driving of the slider (slider) 12. It can be seen that the maximum slider speed that can be reached increases as the input current is increased from 1.2 A 0 -p to 2.3 A 0 -p . In the case of FIG. 10, since the stroke of the stator piezoelectric film 111 is as short as 22 mm, the steady speed is not reached, but the maximum speed that can be reached is considered to be further increased.

図10と同一構造の10MHの弾性表面波リニアモータにおいて、予圧を11n,20N,29Nと変化させたときの入力電流とスライダ推力の関係を図11に示す。スライダ推力は移動子(スライダ)12の等価質量と立ち上がり加速度より導出した。入力電流を大きくすると得られるスライダ推力は大きくなる。又測定の範囲では予圧を大きくするにつれ,得られるスライダ推力が大きくなっていき,最大スライダ推力4Nを得た。   FIG. 11 shows the relationship between the input current and the slider thrust when the preload is changed to 11n, 20N, and 29N in the 10MH surface acoustic wave linear motor having the same structure as FIG. The slider thrust was derived from the equivalent mass of the slider (slider) 12 and the rising acceleration. When the input current is increased, the slider thrust obtained is increased. In the measurement range, as the preload was increased, the slider thrust obtained was increased, and the maximum slider thrust 4N was obtained.

図10及び図11に示す結果により、移動子(スライダ)12の摩擦駆動面の構造として、移動子セグメント(スライダセグメント)123を多数、マトリクス状に配列した移動子セグメントアレイの構造は有効であることが分かる。   From the results shown in FIGS. 10 and 11, the structure of the slider segment array in which a large number of slider segments (slider segments) 123 are arranged in a matrix is effective as the structure of the friction drive surface of the slider (slider) 12. I understand that.

(第2の実施の形態)
図13に示すように、本発明の第2の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの基本構成図は、図1と同様な構成であり、ステータ圧電膜111の表面にすだれ状電極(櫛型電極)からなる第1駆動電極13aと第2駆動電極13bを互いに対向して配置している。第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータで説明したように、ステータ圧電膜111は、LiNbO3基板等からなり、ステータ圧電膜111の表面には、第1駆動電極13a及び第2駆動電極13bとしてのすだれ状電極(櫛型電極)は微細加工技術が必要であり、ディスポーザブルスライダ12dに比べて製造コストが高い。このため、ステータ11を頻繁に交換すると運用コストが高くなってしまう。
(Second Embodiment)
As shown in FIG. 13, the basic configuration diagram of the surface acoustic wave actuator according to the second embodiment of the present invention is the same configuration as that in FIG. 1, and interdigital electrodes (comb type) are formed on the surface of the stator piezoelectric film 111. The first drive electrode 13a and the second drive electrode 13b made of electrodes) are arranged to face each other. As described in the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment, the stator piezoelectric film 111 is made of a LiNbO 3 substrate or the like, and the first drive electrode 13a and the second drive electrode are formed on the surface of the stator piezoelectric film 111. The interdigital electrode (comb-shaped electrode) 13b requires a fine processing technique, and its manufacturing cost is higher than that of the disposable slider 12d. For this reason, operation cost will become high if the stator 11 is replaced | exchanged frequently.

そこで,第2の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータでは、図12に示すように、ステータ圧電膜111の摩擦駆動面の表面にマトリクス状に配列された複数のステータセグメント113の配列からなるステータセグメントアレイを形成している。ステータ圧電膜111表面に、ステータ圧電膜111よりもヤング率が大きい(硬い)材料のステータセグメント113を備える。更に、ステータセグメント113の構造に耐摩耗性材料を用いることにより、ステータ圧電膜111とディスポーザブルスライダ12d間の摩擦駆動性能を確保しつつステータ11の耐摩耗性を向上させる。これにより,長期にわたりステータ11のメンテナンスを不要にできる。   Therefore, in the surface acoustic wave actuator according to the second embodiment, as shown in FIG. 12, a stator comprising an array of a plurality of stator segments 113 arranged in a matrix on the surface of the friction drive surface of the stator piezoelectric film 111. A segment array is formed. A stator segment 113 made of a material having a Young's modulus larger (harder) than that of the stator piezoelectric film 111 is provided on the surface of the stator piezoelectric film 111. Furthermore, by using a wear resistant material for the structure of the stator segment 113, the wear resistance of the stator 11 is improved while ensuring the friction drive performance between the stator piezoelectric film 111 and the disposable slider 12d. Thereby, maintenance of the stator 11 can be made unnecessary for a long time.

一方,第2の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータのディスポーザブルスライダ12dは、図示を省略しているが、図3と同様に、鋼球を半分に切った、剛性の高い半球からなるフリーホイール・ヘッド121と、このフリーホイール・ヘッド121に接着等により固定されたスライダ基板122とを備える。しかし、第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータとは異なり、スライダ基板122の表面にマトリクス状に設けられた複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123を有せず、ステータ圧電膜111の摩擦駆動面と対になるディスポーザブルスライダ12dの表面に、ステータセグメント113を構成する材料よりも柔らかい材料をからなるスライダ基板122が露出している。例えば、ディスポーザブルスライダ12dのスライダ基板122をAl,Mg等の金属板などの柔らかい材料で構成し、ステータセグメント113をDLC膜で構成すれば、DLC膜に比べて、スライダ基板122は摩耗しやすくなるため,スライダ基板122のみを使い捨てにできる構造とする。こうすると,スライダ基板122の表面の摩耗により駆動性能が低下した場合は,ディスポーザブルスライダ12dのスライダ基板122のみ交換すれば良い。ディスポーザブルスライダ12dのスライダ基板122を交換すると,この弾性表面波アクチュエータは新品に戻るため,簡単なメンテナンスにより弾性表面波アクチュエータの寿命を延ばすことが可能となる。   On the other hand, the disposable slider 12d of the surface acoustic wave actuator according to the second embodiment is not shown in the figure, but as in FIG. 3, a free wheel made of a highly rigid hemisphere with a steel ball cut in half. A head 121 and a slider substrate 122 fixed to the free wheel head 121 by adhesion or the like. However, unlike the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment, the surface of the slider substrate 122 does not have a plurality of slider segments (slider segments) 123 provided in a matrix, and the stator piezoelectric film 111 A slider substrate 122 made of a material softer than the material constituting the stator segment 113 is exposed on the surface of the disposable slider 12d paired with the friction drive surface. For example, if the slider substrate 122 of the disposable slider 12d is made of a soft material such as a metal plate such as Al or Mg and the stator segment 113 is made of a DLC film, the slider substrate 122 is more easily worn than the DLC film. For this reason, the slider substrate 122 alone is made disposable. In this way, when the driving performance is deteriorated due to wear of the surface of the slider substrate 122, only the slider substrate 122 of the disposable slider 12d needs to be replaced. When the slider substrate 122 of the disposable slider 12d is replaced, the surface acoustic wave actuator returns to a new one, and therefore the life of the surface acoustic wave actuator can be extended by simple maintenance.

移動子セグメント(スライダセグメント)123と同様に、ステータセグメント113の上面形状は、正方形に限定されず、長方形や3角形、5角形、6角形、8角形等の他の多角形でも良く、円形、長円形や楕円形等でも構わない。ステータセグメント113の断面形状は、図5に示した移動子セグメント(スライダセグメント)123の断面形状と同様であり、ステータセグメント113の上面は、曲率半径R=10μm〜1mm程度、好ましくは曲率半径R=50μm〜300μm程度、更に好ましくは曲率半径R=80μm〜150μm程度の曲面であり、代表的には、例えば曲率半径R=100μm程度の値が採用可能である。概略的には、ステータセグメント113の上面のなす曲率半径Rは、ステータセグメント113の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径の4倍〜8倍程度に設定すれば良いが、直径の半分である半球状のステータセグメント113でも良い。   Similar to the slider segment (slider segment) 123, the upper surface shape of the stator segment 113 is not limited to a square, and may be a rectangle, a triangle, a pentagon, a hexagon, an octagon, or another polygon, It may be oval or elliptical. The cross-sectional shape of the stator segment 113 is the same as that of the slider segment (slider segment) 123 shown in FIG. 5, and the upper surface of the stator segment 113 has a radius of curvature R of about 10 μm to 1 mm, preferably a radius of curvature R. = 50 μm to 300 μm, more preferably a curved surface with a radius of curvature R = 80 μm to 150 μm. Typically, for example, a value with a radius of curvature R = 100 μm can be adopted. Schematically, the curvature radius R formed by the upper surface of the stator segment 113 may be set to about 4 to 8 times the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the stator segment 113. The hemispherical stator segment 113 may be used.

又、図5の符号Aで示した円内に位置する、ステータセグメント113の上面の端部は、R≧1μm程度の丸みを有することが好ましい。   Further, it is preferable that the end portion of the upper surface of the stator segment 113 located within the circle indicated by the symbol A in FIG. 5 has a roundness of about R ≧ 1 μm.

ステータセグメント113の上面は、必ずしも単一の曲率半径Rからなる曲面である必要はなく、曲率半径R=10μm〜1mm程度の範囲から選ばれる複数の曲率半径の組み合わせからなる曲面でも構わない。   The upper surface of the stator segment 113 does not necessarily have to be a curved surface having a single radius of curvature R, and may be a curved surface having a combination of a plurality of curvature radii selected from the range of the curvature radius R = about 10 μm to 1 mm.

図12に示すようなマトリクス状に配列されたセグメント構造のDLCは、第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータで説明したと同様に、CVD成膜時に図6に示すようなタングステン線の金網からなるメッシュ電極(カソード)30を用いれば、簡単に製造できる。即ち、メッシュ電極(カソード)30の上に、ステータ圧電膜111の表面を下向きにして搭載し、支持部31a,31b,31cを用いてプラズマCVD装置の内部に陽極と対向するように配置すれば良い。メッシュ電極(カソード)30のメッシュサイズを20μm×20μmとし、タングステンの線径をφ20μmとして、ステータ圧電膜111の表面を格子状にマスキングすることにより、図12に示すようなマトリクス状に配列されたセグメント構造が実現できる。   A DLC having a segment structure arranged in a matrix as shown in FIG. 12 is similar to that described in the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment. If a mesh electrode (cathode) 30 made of a wire mesh is used, it can be easily manufactured. That is, if the stator piezoelectric film 111 is mounted on the mesh electrode (cathode) 30 with the surface thereof facing downward, and is disposed so as to face the anode inside the plasma CVD apparatus using the support portions 31a, 31b, and 31c. good. The mesh size of the mesh electrode (cathode) 30 is set to 20 μm × 20 μm, the tungsten wire diameter is set to φ20 μm, and the surface of the stator piezoelectric film 111 is masked in a lattice shape, thereby being arranged in a matrix as shown in FIG. A segment structure can be realized.

摩擦駆動面では,ディスポーザブルスライダ12dとステータ11の面が接している。ステータ11は、ステータ圧電膜111とその表面に形成されたステータセグメント113からなる摩擦駆動面を構成し,スライダ基板122は一般的材料の平面とする。ステータセグメント113を構成する材料はステータ圧電膜111よりもヤング率が大きい(硬い)材料である。図7に示したのと同様に(図7で上下を逆に解釈すべきであるが)、ステータセグメント113上面が対となるスライダ基板122の表面に接触する際,対となるスライダ基板122の表面の凹凸に応じてステータセグメント113の接触面は姿勢を変えなければならない。ステータセグメント113を支持するステータ圧電膜111がステータセグメント113に比べて柔らかいため,図7に示すように、ステータ圧電膜111が微視的に弾性変形し、受動的にステータセグメント113の姿勢が対面と微視的に平行になり,微視的に一様な接触を実現することが可能である。   On the friction drive surface, the disposable slider 12d and the surface of the stator 11 are in contact with each other. The stator 11 constitutes a friction drive surface composed of a stator piezoelectric film 111 and a stator segment 113 formed on the surface thereof, and the slider substrate 122 is a plane of a general material. The material constituting the stator segment 113 is a material having a Young's modulus greater (harder) than the stator piezoelectric film 111. As shown in FIG. 7 (although it should be interpreted upside down in FIG. 7), when the upper surface of the stator segment 113 contacts the surface of the pair of slider substrates 122, the pair of slider substrates 122 The contact surface of the stator segment 113 must change its posture according to the surface irregularities. Since the stator piezoelectric film 111 that supports the stator segment 113 is softer than the stator segment 113, the stator piezoelectric film 111 is microscopically elastically deformed as shown in FIG. It is possible to achieve a microscopically uniform contact.

図12に示すように、ステータセグメント113の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径を、弾性表面波の波長に比して十分小さく設定することが好ましい。「十分小さく設定」とは、弾性表面波の波長の少なくとも1/5以下、好ましくは1/10以下を意味し、より好ましくは1/20以下である。周波数にも依存するが、10MHzでは、ステータセグメント113の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径を、弾性表面波の波長の1/40〜1/80程度にすれば良い。又、マトリクス状に複数のステータセグメント113を配置する場合のピッチや密度は、弾性表面波の波長とステータセグメント113の接触総面積を考慮して設定されるが、一般的には、ステータセグメント113の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径と同程度のピッチが好ましい。   As shown in FIG. 12, it is preferable to set the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the stator segment 113 to be sufficiently smaller than the wavelength of the surface acoustic wave. “Set sufficiently small” means at least 1/5 or less, preferably 1/10 or less, more preferably 1/20 or less of the wavelength of the surface acoustic wave. Although depending on the frequency, at 10 MHz, the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the stator segment 113 may be about 1/40 to 1/80 of the wavelength of the surface acoustic wave. In addition, the pitch and density in the case where a plurality of stator segments 113 are arranged in a matrix are set in consideration of the surface acoustic wave wavelength and the total contact area of the stator segments 113. A pitch equivalent to the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter is preferable.

他の構造は、図1〜図3に示した第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータと基本的に同様であるので、重複した説明は省略する。   The other structure is basically the same as that of the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment shown in FIGS.

(第3の実施の形態)
第3の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータでは、図14に示すように、ステータ圧電膜111の摩擦駆動面の表面にマトリクス状に配列された複数のステータセグメント113の配列からなるステータセグメントアレイを形成している。ステータ圧電膜111表面に、ステータ圧電膜111よりもヤング率が大きい(硬い)材料のステータセグメント113の配列からなるステータセグメントアレイを備える。
(Third embodiment)
In the surface acoustic wave actuator according to the third embodiment, as shown in FIG. 14, a stator segment array comprising an array of a plurality of stator segments 113 arranged in a matrix on the surface of the friction drive surface of the stator piezoelectric film 111. Is forming. On the surface of the stator piezoelectric film 111, a stator segment array including an array of stator segments 113 made of a material having a higher Young's modulus (hard) than the stator piezoelectric film 111 is provided.

一方,第3の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動子(スライダ)12は、図示を省略しているが、図3と同様に、鋼球を半分に切った、剛性の高い半球からなるフリーホイール・ヘッド121と、このフリーホイール・ヘッド121に接着等により固定されたスライダ基板122と、スライダ基板122の表面にマトリクス状に設けられた、スライダ基板122よりもヤング率が大きい(硬い)材料の複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123の配列からなる移動子セグメントアレイから構成されている。   On the other hand, the movable body (slider) 12 of the surface acoustic wave actuator according to the third embodiment is not shown, but, as in FIG. 3, a steel ball is cut in half, and a rigid hemisphere is cut. The free wheel head 121, the slider substrate 122 fixed to the free wheel head 121 by adhesion or the like, and the slider substrate 122 provided with a matrix on the surface thereof has a Young's modulus larger (hard) ) It is composed of a mover segment array composed of an array of a plurality of mover segments (slider segments) 123 of material.

更に、ステータセグメント113及び移動子セグメント(スライダセグメント)123に共に耐摩耗性材料を用いている。このため、ステータ11と移動子(スライダ)12間の摩擦駆動性能を確保しつつ、ステータ11と移動子(スライダ)12の両方の耐摩耗性を向上させ、長期にわたりメンテナンスを不要にできる。   Further, both the stator segment 113 and the mover segment (slider segment) 123 are made of wear-resistant material. For this reason, while ensuring the friction drive performance between the stator 11 and the slider (slider) 12, the wear resistance of both the stator 11 and the slider (slider) 12 can be improved, and maintenance can be eliminated over a long period of time.

第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータで説明したとおり、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面形状は、正方形に限定されず、長方形や3角形、5角形、6角形、8角形等の他の多角形でも良く、円形、長円形や楕円形等でも構わない。又、図5に示すように、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面は、曲率半径R=10μm〜1mm程度、好ましくは曲率半径R=50μm〜300μm程度、更に好ましくは曲率半径R=80μm〜150μm程度の曲面であり、代表的には、例えば曲率半径R=100μm程度の値が採用可能である。概略的には、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面のなす曲率半径Rは、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径の4倍〜8倍程度に設定すれば良いが、直径の半分である半球状の移動子セグメント(スライダセグメント)123でも良い。又、図5の符号Aで示した円内に位置する、移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面の端部は、R≧1μm程度の丸みを有することが好ましい。移動子セグメント(スライダセグメント)123の上面は、必ずしも単一の曲率半径Rからなる曲面である必要はなく、曲率半径R=10μm〜1mm程度の範囲から選ばれる複数の曲率半径の組み合わせからなる曲面でも構わない。   As described in the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment, the upper surface shape of the slider segment (slider segment) 123 is not limited to a square, but is a rectangle, a triangle, a pentagon, a hexagon, an octagon, or the like. Other polygons may be used, and a circular shape, an oval shape, an elliptical shape, or the like may be used. Further, as shown in FIG. 5, the upper surface of the slider segment (slider segment) 123 has a curvature radius R of about 10 μm to 1 mm, preferably a curvature radius R of about 50 μm to 300 μm, and more preferably a curvature radius R of 80 μm to The curved surface is about 150 μm, and typically, for example, a value with a radius of curvature R of about 100 μm can be adopted. Schematically, the curvature radius R formed by the upper surface of the slider segment (slider segment) 123 is about 4 to 8 times the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the slider segment (slider segment) 123. However, a hemispherical slider segment (slider segment) 123 that is half the diameter may be used. Moreover, it is preferable that the edge part of the upper surface of the slider segment (slider segment) 123 located in the circle | round | yen shown with the code | symbol A of FIG. 5 has a roundness of about R> = 1 micrometer. The upper surface of the slider segment (slider segment) 123 does not necessarily have to be a curved surface having a single curvature radius R, and is a curved surface comprising a combination of a plurality of curvature radii selected from the range of the curvature radius R = about 10 μm to 1 mm. It doesn't matter.

移動子セグメント(スライダセグメント)123と同様に、ステータセグメント113の上面形状は、正方形に限定されず、長方形や3角形、5角形、6角形、8角形等の他の多角形でも良く、円形、長円形や楕円形等でも構わない。ステータセグメント113の断面形状は、図5に示した移動子セグメント(スライダセグメント)123の断面形状と同様であり、ステータセグメント113の上面は、曲率半径R=10μm〜1mm程度、好ましくは曲率半径R=50μm〜300μm程度、更に好ましくは曲率半径R=80μm〜150μm程度の曲面であり、代表的には、例えば曲率半径R=100μm程度の値が採用可能である。概略的には、ステータセグメント113の上面のなす曲率半径Rは、ステータセグメント113の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径の4倍〜8倍程度に設定すれば良いが、直径の半分である半球状のステータセグメント113でも良い。又、図5の符号Aで示した円内に位置する、ステータセグメント113の上面の端部は、R≧1μm程度の丸みを有することが好ましい。ステータセグメント113の上面は、必ずしも単一の曲率半径Rからなる曲面である必要はなく、曲率半径R=10μm〜1mm程度の範囲から選ばれる複数の曲率半径の組み合わせからなる曲面でも構わない。   Similar to the slider segment (slider segment) 123, the upper surface shape of the stator segment 113 is not limited to a square, and may be a rectangle, a triangle, a pentagon, a hexagon, an octagon, or another polygon, It may be oval or elliptical. The cross-sectional shape of the stator segment 113 is the same as that of the slider segment (slider segment) 123 shown in FIG. 5, and the upper surface of the stator segment 113 has a radius of curvature R of about 10 μm to 1 mm, preferably a radius of curvature R. = 50 μm to 300 μm, more preferably a curved surface with a radius of curvature R = 80 μm to 150 μm. Typically, for example, a value with a radius of curvature R = 100 μm can be adopted. Schematically, the curvature radius R formed by the upper surface of the stator segment 113 may be set to about 4 to 8 times the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the stator segment 113. The hemispherical stator segment 113 may be used. Further, it is preferable that the end portion of the upper surface of the stator segment 113 located within the circle indicated by the symbol A in FIG. 5 has a roundness of about R ≧ 1 μm. The upper surface of the stator segment 113 does not necessarily have to be a curved surface having a single radius of curvature R, and may be a curved surface having a combination of a plurality of curvature radii selected from the range of the curvature radius R = about 10 μm to 1 mm.

図14に示す移動子セグメント(スライダセグメント)123及びステータセグメント113は、DLCで実現するのが好ましく、この場合、第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータで説明したと同様に、CVD成膜時に図6に示すようなタングステン線の金網からなるメッシュ電極(カソード)30を用いれば、簡単に製造できる。   The mover segment (slider segment) 123 and the stator segment 113 shown in FIG. 14 are preferably realized by DLC. In this case, as described in the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment, the CVD process is performed. If a mesh electrode (cathode) 30 made of a tungsten wire wire mesh as shown in FIG.

第3の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの摩擦駆動面では,移動子(スライダ)12に、スライダ基板122とその表面に形成された移動子セグメント(スライダセグメント)123からなる摩擦駆動面を構成し,ステータ11に、ステータ圧電膜111とその表面に形成されたステータセグメント113からなる摩擦駆動面を構成し、互いに接している。移動子セグメント(スライダセグメント)123を構成する材料はスライダ基板122よりもヤング率が大きい(硬い)材料であり、ステータセグメント113を構成する材料はステータ圧電膜111よりもヤング率が大きい(硬い)材料である。ステータセグメント113の上面が対となる移動子セグメント(スライダセグメント)123の下面に接触する際,対となるスライダ基板122又は移動子セグメント(スライダセグメント)123の表面の凹凸に応じてステータセグメント113の接触面は姿勢を変えなければならない。ステータセグメント113を支持するステータ圧電膜111が、ステータセグメント113に比べて柔らかいため,ステータ圧電膜111が微視的に弾性変形し、受動的にステータセグメント113の姿勢が対面と微視的に平行になる。同時に、移動子セグメント(スライダセグメント)123を支持するスライダ基板122が移動子セグメント(スライダセグメント)123に比べて柔らかいため,スライダ基板122が微視的に弾性変形し、受動的に移動子セグメント(スライダセグメント)123の姿勢が対面と微視的に平行になり,微視的に一様な接触を実現することが可能である。   In the friction drive surface of the surface acoustic wave actuator according to the third embodiment, the slider (122) is provided with a friction drive surface including a slider substrate 122 and a slider segment (slider segment) 123 formed on the surface thereof. The stator 11 has a friction drive surface including a stator piezoelectric film 111 and a stator segment 113 formed on the surface of the stator 11, and is in contact with each other. The material constituting the slider segment (slider segment) 123 is a material having a Young's modulus greater (harder) than the slider substrate 122, and the material constituting the stator segment 113 has a Young's modulus greater (harder) than the stator piezoelectric film 111. Material. When the upper surface of the stator segment 113 comes into contact with the lower surface of the pair of slider segments (slider segments) 123, the stator segments 113 of the pair of slider segments 122 or slider segments (slider segments) 123 are formed according to the unevenness of the surfaces of the slider segments 122 or slider segments (slider segments) 123. The contact surface must change posture. Since the stator piezoelectric film 111 that supports the stator segment 113 is softer than the stator segment 113, the stator piezoelectric film 111 is microscopically elastically deformed, and the attitude of the stator segment 113 is microscopically parallel to the facing surface. become. At the same time, since the slider substrate 122 supporting the slider segment (slider segment) 123 is softer than the slider segment (slider segment) 123, the slider substrate 122 is microscopically elastically deformed, and the slider segment (passive) The attitude of the slider segment 123 is microscopically parallel to the facing surface, and microscopically uniform contact can be realized.

図14に示すように、ステータセグメント113の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径を、弾性表面波の波長に比して十分小さく設定することが好ましい。「十分小さく設定」とは、弾性表面波の波長の少なくとも1/5以下、好ましくは1/10以下を意味し、より好ましくは1/20以下である。周波数にも依存するが、10MHzでは、ステータセグメント113の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径を、弾性表面波の波長の1/40〜1/80程度にすれば良い。又、ステータセグメント113を配置する場合のピッチや密度は、弾性表面波の波長とステータセグメント113の接触総面積を考慮して設定されるが、一般的には、ステータセグメント113の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径と同程度のピッチが好ましい。   As shown in FIG. 14, it is preferable to set the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the stator segment 113 to be sufficiently smaller than the wavelength of the surface acoustic wave. “Set sufficiently small” means at least 1/5 or less, preferably 1/10 or less, more preferably 1/20 or less of the wavelength of the surface acoustic wave. Although depending on the frequency, at 10 MHz, the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the stator segment 113 may be about 1/40 to 1/80 of the wavelength of the surface acoustic wave. The pitch and density when the stator segment 113 is disposed are set in consideration of the surface acoustic wave wavelength and the total contact area of the stator segment 113. In general, the length of one side of the stator segment 113 is set. A pitch approximately equal to the length of the diagonal or the diameter is preferable.

一方、移動子セグメント(スライダセグメント)123の一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径は、図14に示すように、弾性表面波の波長と同程度、若しくはその数倍程度に設定可能である。複数の移動子セグメント(スライダセグメント)123を配置するピッチを、弾性表面波の波長に対して長くしすぎると、接触しない部分が増えるので好ましくない。したがって、互いに隣接する移動子セグメント(スライダセグメント)123間の距離は、弾性表面波の波長と同程度、若しくは弾性表面波の波長より短くなるように設定するのが好ましい。   On the other hand, the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the slider segment (slider segment) 123 can be set to the same level as the wavelength of the surface acoustic wave or several times as shown in FIG. is there. If the pitch for arranging the plurality of slider segments (slider segments) 123 is too long with respect to the wavelength of the surface acoustic wave, it is not preferable because the number of non-contact portions increases. Therefore, it is preferable to set the distance between adjacent slider segments (slider segments) 123 to be approximately the same as the wavelength of the surface acoustic wave or shorter than the wavelength of the surface acoustic wave.

他の構造は、図1〜図3に示した第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータと基本的に同様であるので、重複した説明は省略する。   The other structure is basically the same as that of the surface acoustic wave actuator according to the first embodiment shown in FIGS.

(その他の実施の形態)
上記のように、本発明は第1〜第3の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面は本発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other embodiments)
As described above, the present invention has been described according to the first to third embodiments. However, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

例えば、図1において、制御回路16が切り換えスイッチ17を制御して、高周波発信器18からの高周波の供給を、第1出力増幅器15a又は第2出力増幅器15bに切り換える回路構成を示したが、図1の回路構成は例示であり、これに限定されるものではない。例えば、切り換えスイッチ17と高周波発信器18との間に、共通の出力増幅器を接続し、共通の出力増幅器の出力を、切り換えスイッチ17を用いて、第1駆動電極13a又は第2駆動電極13bに切り換えるような回路構成でも構わない。このような回路構成でも、同様に、位置センサ14aが移動子(スライダ)12が第1駆動電極13aの側の折り返し地点(終点)に近づいて来たことを検知した場合は、第2駆動電極13bを駆動し、移動子(スライダ)12を第2駆動電極13bの方向に反転移動させ、位置センサ14bが移動子(スライダ)12が第2駆動電極13bの側の折り返し地点に近づいて来たことを検知した場合は、第1駆動電極13aを駆動し、移動子(スライダ)12を第1駆動電極13aの方向に反転移動させることができる。   For example, FIG. 1 shows a circuit configuration in which the control circuit 16 controls the changeover switch 17 to switch the high frequency supply from the high frequency oscillator 18 to the first output amplifier 15a or the second output amplifier 15b. The circuit configuration of 1 is an example and is not limited to this. For example, a common output amplifier is connected between the changeover switch 17 and the high-frequency oscillator 18, and the output of the common output amplifier is sent to the first drive electrode 13 a or the second drive electrode 13 b using the changeover switch 17. A circuit configuration for switching may be used. Even in such a circuit configuration, similarly, when the position sensor 14a detects that the movable element (slider) 12 is approaching the folding point (end point) on the first drive electrode 13a side, the second drive electrode 13b is driven to move the slider (slider) 12 in the direction of the second drive electrode 13b, and the position sensor 14b approaches the folding point on the side of the second drive electrode 13b. When this is detected, the first drive electrode 13a can be driven to move the slider (slider) 12 in the reverse direction in the direction of the first drive electrode 13a.

又、既に述べた第1〜第3の実施の形態の説明においては、ステータ11と移動子(スライダ)12とからなる弾性表面波リニアモータについて説明したが、ステータ11に対して回転するロータを備える弾性表面波回転モータに対しても適用可能であり、更に、弾性表面波ポンプ等の種々のアクチュエータにも適用可能である。   In the description of the first to third embodiments already described, the surface acoustic wave linear motor including the stator 11 and the moving element (slider) 12 has been described. However, a rotor that rotates with respect to the stator 11 is used. The present invention can be applied to a surface acoustic wave rotary motor provided, and can also be applied to various actuators such as a surface acoustic wave pump.

更に、既に述べた第1〜第3の実施の形態の説明においては、ステータ圧電膜111の表面にすだれ状電極(櫛型電極)からなる第1駆動電極13aと第2駆動電極13bを互いに対向して配置した構造を説明した。しかし、給電方法に工夫がいるが、移動子(スライダ)12側に駆動電極を設け、移動子(スライダ)12を自走させるような構造でも構わない。   Furthermore, in the description of the first to third embodiments already described, the first drive electrode 13a and the second drive electrode 13b made of interdigital electrodes (comb electrodes) are opposed to each other on the surface of the stator piezoelectric film 111. The structure arranged as described above. However, although the power feeding method is devised, a structure in which a drive electrode is provided on the movable element (slider) 12 side and the movable element (slider) 12 is allowed to self-run may be used.

或いは、既に述べた第1〜第3の実施の形態の説明において、移動子(スライダ)12の位置の方を絶対座標に固定し、ステータ11側を移動子(スライダ)12に対し相対的に移動させるような態様でも構わない。要は、移動子(スライダ)12と移動子(スライダ)12とが相対的に移動すれば良いので、どちらが固定されているかは、重要ではなく、したがって、種々の弾性表面波アクチュエータに本発明の技術的思想は適用可能である。   Alternatively, in the description of the first to third embodiments already described, the position of the slider (slider) 12 is fixed at an absolute coordinate, and the stator 11 side is relatively relative to the slider (slider) 12. It may be a mode of moving. In short, it is sufficient that the slider (slider) 12 and the slider (slider) 12 move relatively, and it is not important which is fixed. Therefore, various surface acoustic wave actuators of the present invention are used. Technical ideas are applicable.

更に、弾性表面波はすだれ状電極(櫛型電極)以外に、ガンダイオード等を用いて励起する方法でも構わない。   Further, the surface acoustic wave may be excited using a Gunn diode or the like in addition to the interdigital electrode (comb electrode).

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。   As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの概略構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the schematic structure of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータのリニアガイドを含めた概略構成を説明する断面図である。It is sectional drawing explaining schematic structure including the linear guide of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動子(スライダ)の構造を詳細に説明する断面図である。It is sectional drawing explaining the structure of the slider (slider) of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention in detail. 本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動子セグメントアレイの構造を詳細に説明する上面図(写真)である。It is a top view (photograph) explaining the structure of the slider segment array of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention in detail. 本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動子セグメントアレイを構成する移動子セグメント(スライダセグメント)12の構造を模式的に説明する断面図である。It is sectional drawing which illustrates typically the structure of the slider segment (slider segment) 12 which comprises the slider segment array of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る移動子セグメントアレイの製造方法の一部をなすプラズマCVDに用いるメッシュ電極(カソード)を模式的に説明する鳥瞰図である。It is a bird's-eye view which illustrates typically the mesh electrode (cathode) used for plasma CVD which makes a part of manufacturing method of the mover segment array concerning a 1st embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動子(スライダ)における、スライダ基板の微視的な弾性変形を説明する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing explaining the microscopic elastic deformation of a slider board | substrate in the slider (slider) of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動子セグメントアレイの寸法と、弾性表面波の波長との関係を説明する模式的な断面図である(その1)。It is typical sectional drawing explaining the relationship between the dimension of the slider segment array of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the wavelength of a surface acoustic wave (the 1). 本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動子セグメントアレイの寸法と、弾性表面波の波長との関係を説明する模式的な断面図である(その2)。It is typical sectional drawing explaining the relationship between the dimension of the slider segment array of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention, and the wavelength of a surface acoustic wave (the 2). 本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータにおいて、入力電流を変化させたときのスライダ速度の過渡応答特性を示す図である。In the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention, it is a figure which shows the transient response characteristic of a slider speed when changing input current. 本発明の第1の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータにおいて、予圧を変化させたときの入力電流とスライダ推力の関係を示す図である。In the surface acoustic wave actuator which concerns on the 1st Embodiment of this invention, it is a figure which shows the relationship between an input electric current when a preload is changed, and a slider thrust. 本発明の第2の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータのステータセグメントアレイの寸法と、弾性表面波の波長との関係を説明する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing explaining the relationship between the dimension of the stator segment array of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 2nd Embodiment of this invention, and the wavelength of a surface acoustic wave. 本発明の第2の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの概略構成を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the schematic structure of the surface acoustic wave actuator which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3の実施の形態に係る弾性表面波アクチュエータの移動子セグメントアレイ及びステータセグメントアレイの寸法と、弾性表面波の波長との関係を説明する模式的な断面図である。It is typical sectional drawing explaining the relationship between the dimension of the slider segment array and stator segment array of a surface acoustic wave actuator which concerns on the 3rd Embodiment of this invention, and the wavelength of a surface acoustic wave.

符号の説明Explanation of symbols

11…ステータ
12d…ディスポーザブルスライダ
13a…第1駆動電極
13b…第2駆動電極
14a…位置センサ
14b…位置センサ
15a…第1出力増幅器
15b…第2出力増幅器
16…制御回路
17…切り換えスイッチ
18…高周波発信器
22…ステータ摺動台
23…スライダ加圧板
25a,25b…ボルト
26a,26b…ナット
30…メッシュ電極(カソード)
31a,31b,31c…支持部
111…ステータ圧電膜
112…ステータ基板
113…ステータセグメント
121…フリーホイール・ヘッド
122…スライダ基板
123…移動子セグメント(スライダセグメント)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Stator 12d ... Disposable slider 13a ... 1st drive electrode 13b ... 2nd drive electrode 14a ... Position sensor 14b ... Position sensor 15a ... 1st output amplifier 15b ... 2nd output amplifier 16 ... Control circuit 17 ... Changeover switch 18 ... High frequency Transmitter 22 ... Stator slide 23 ... Slider pressure plate 25a, 25b ... Bolt 26a, 26b ... Nut 30 ... Mesh electrode (cathode)
31a, 31b, 31c ... support part 111 ... stator piezoelectric film 112 ... stator substrate 113 ... stator segment 121 ... freewheel head 122 ... slider substrate 123 ... slider segment (slider segment)

Claims (23)

ステータの表面からレイリー波の運動エネルギを得て、前記レイリー波の伝搬方向と逆方向に、前記ステータに対し相対的に移動する移動子であって、該移動子が
移動子基板と、
該移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、該複数の移動子セグメントのそれぞれの上面が前記ステータに接する移動子セグメントアレイ
とを備え、前記複数の移動子セグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、前記移動子セグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、前記レイリー波の波長の1/40〜1/80であることを特徴とする移動子。
A moving element that obtains kinetic energy of Rayleigh waves from the surface of the stator and moves relative to the stator in a direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh waves, the moving element including a moving element substrate,
Made from an array of a plurality of the moving element segments of a material having a large Young's modulus than the moving element substrate, and a moving element segment array, each of the upper surface of the movable element segment the plurality of contact with the stator, the movement of the plurality Characterizing the size of each child segment, the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the moving segment is either 1/40 to 1/80 of the wavelength of the Rayleigh wave. Feature mover.
ステータと、該ステータの表面からレイリー波の運動エネルギを得て、前記レイリー波の伝搬方向と逆方向に、前記ステータに対し相対的に移動する移動子と、該移動子を前記ステータに加圧しながら保持するスライダ加圧板とを備える弾性表面波アクチュエータに用いられる前記移動子であって、前記移動子が  A stator, a moving element that obtains Rayleigh wave kinetic energy from the surface of the stator, moves relative to the stator in a direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh wave, and pressurizes the moving element to the stator. The slider is used in a surface acoustic wave actuator including a slider pressure plate that is held while the slider is
移動子基板と、  A mover substrate;
前記移動子基板の前記ステータ側の面に設けられ、前記移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、該複数の移動子セグメントのそれぞれの上面が前記ステータに接する移動子セグメントアレイと、  The mover substrate is provided on a surface on the stator side and includes an array of a plurality of mover segments made of a material having a Young's modulus larger than that of the mover substrate, and each upper surface of the plurality of mover segments has the stator A mover segment array in contact with
半球からなり、該半球の赤道面を前記移動子基板の前記ステータ側の面に対向する側の面に接続したフリーホイール・ヘッド  A freewheel head comprising a hemisphere and having an equatorial plane of the hemisphere connected to a surface of the moving substrate opposite to the stator side surface
とを備え、前記フリーホイール・ヘッドが前記スライダ加圧板に対し、摺動しながら、自在に回転することを特徴とする移動子。  And the freewheel head rotates freely while sliding with respect to the slider pressure plate.
前記複数の移動子セグメントのそれぞれが耐摩耗性材料を用いることを特徴とする請求項1又は2に記載の移動子。 The mover according to claim 1 or 2 , wherein each of the plurality of mover segments uses a wear-resistant material. 前記耐摩耗性材料が、ダイヤモンド状炭素膜であることを特徴とする請求項に記載の移動子。 The mover according to claim 3 , wherein the wear-resistant material is a diamond-like carbon film. 前記複数の移動子セグメントのそれぞれの上面が曲面であることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の移動子。 Mover according to any one of claims 1 to 4, characterized in that each of the upper surfaces of the plurality of the moving element segment is curved. 前記複数の移動子セグメントのそれぞれの上面の端部が丸くなっていることを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載の移動子。 Mover according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the ends of each of the upper surfaces of the plurality of the moving element segments are rounded. レイリー波を表面に伝搬させ、該レイリー波の運動エネルギにより、該レイリー波の伝搬方向と逆方向に、移動子を相対的に移動させるステータであって、該ステータが
ステータ圧電膜と、
該ステータ圧電膜よりもヤング率の大きな材料からなる複数のステータセグメントの配列からなり、該複数のステータセグメントのそれぞれの上面が前記移動子に接するステータセグメントアレイ
とを備え、前記複数のステータセグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、前記ステータセグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、前記レイリー波の波長の1/40〜1/80であることを特徴とするステータ。
A stator that propagates a Rayleigh wave to the surface and moves the moving element in a direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh wave by the kinetic energy of the Rayleigh wave, the stator including a stator piezoelectric film;
A plurality of stator segments made of a material having a Young's modulus larger than that of the stator piezoelectric film, and each stator segment array is in contact with the moving element . Any one of the length of one side of the stator segment, the length of the diagonal line, or the diameter characterizing each size is 1/40 to 1/80 of the wavelength of the Rayleigh wave. .
前記複数のステータセグメントのそれぞれが耐摩耗性材料を用いることを特徴とする請求項に記載のステータ。 The stator according to claim 7 , wherein each of the plurality of stator segments uses a wear-resistant material. 前記耐摩耗性材料が、ダイヤモンド状炭素膜であることを特徴とする請求項8に記載のステータ。   The stator according to claim 8, wherein the wear-resistant material is a diamond-like carbon film. 前記複数のステータセグメントのそれぞれの上面が曲面であることを特徴とする請求項7〜9のいずれか1項に記載のステータ。 The stator according to any one of claims 7 to 9 , wherein an upper surface of each of the plurality of stator segments is a curved surface. 前記複数のステータセグメントのそれぞれの上面の端部が丸くなっていることを特徴とする請求項7〜10のいずれか1項に記載のステータ。 The stator according to any one of claims 7 to 10 , wherein an end portion of an upper surface of each of the plurality of stator segments is rounded. レイリー波を表面に伝搬させるステータと、該ステータの表面から前記レイリー波の運動エネルギを得て、前記レイリー波の伝搬方向と逆方向に、前記ステータに対し相対的に移動する移動子とを備える弾性表面波アクチュエータであって、前記移動子が
移動子基板と、
該移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、該複数の移動子セグメントのそれぞれの上面が前記ステータに接する移動子セグメントアレイ
とを備え、前記複数の移動子セグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、前記移動子セグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、前記レイリー波の波長の1/40〜1/80であることを特徴とする弾性表面波アクチュエータ。
A stator that propagates Rayleigh waves to the surface, and a mover that obtains kinetic energy of the Rayleigh waves from the surface of the stator and moves relative to the stator in a direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh waves. A surface acoustic wave actuator, wherein the movable element includes a movable element substrate,
Made from an array of a plurality of the moving element segments of a material having a large Young's modulus than the moving element substrate, and a moving element segment array, each of the upper surface of the movable element segment the plurality of contact with the stator, the movement of the plurality Characterizing the size of each child segment, the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the moving segment is either 1/40 to 1/80 of the wavelength of the Rayleigh wave. Characteristic surface acoustic wave actuator.
レイリー波を表面に伝搬させるステータと、該ステータの表面から前記レイリー波の運動エネルギを得て、前記レイリー波の伝搬方向と逆方向に、前記ステータに対し相対的に移動する移動子と、該移動子を前記ステータに加圧しながら保持するスライダ加圧板とを備える弾性表面波アクチュエータであって、前記移動子が  A stator that propagates a Rayleigh wave to the surface, a moving element that obtains kinetic energy of the Rayleigh wave from the surface of the stator, and moves relative to the stator in a direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh wave; A surface acoustic wave actuator comprising a slider pressing plate that holds the moving member while pressing the moving member against the stator.
移動子基板と、  A mover substrate;
前記移動子基板の前記ステータ側の面に設けられ、前記移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、該複数の移動子セグメントのそれぞれの上面が前記ステータに接する移動子セグメントアレイと、  The mover substrate is provided on a surface on the stator side and includes an array of a plurality of mover segments made of a material having a Young's modulus larger than that of the mover substrate, and each upper surface of the plurality of mover segments has the stator A mover segment array in contact with
半球からなり、該半球の赤道面を前記移動子基板の前記ステータ側の面に対向する側の面に接続したフリーホイール・ヘッド  A freewheel head comprising a hemisphere and having an equatorial plane of the hemisphere connected to a surface of the moving substrate opposite to the stator side surface
とを備え、前記フリーホイール・ヘッドが前記スライダ加圧板に対し、摺動しながら、自在に回転することを特徴とする弾性表面波アクチュエータ。  A surface acoustic wave actuator, wherein the free wheel head freely rotates while sliding with respect to the slider pressure plate.
レイリー波を表面に伝搬させるステータと、該ステータの表面から前記レイリー波の運動エネルギを得て、前記レイリー波の伝搬方向と逆方向に、前記ステータに対し相対的に移動する移動子とを備える弾性表面波アクチュエータであって、前記ステータが
ステータ圧電膜と、
該ステータ圧電膜よりもヤング率の大きな材料からなる複数のステータセグメントの配列からなり、該複数のステータセグメントのそれぞれの上面が前記移動子に接するステータセグメントアレイ
とを備え、前記複数のステータセグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、前記ステータセグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、前記レイリー波の波長の1/40〜1/80であることを特徴とする弾性表面波アクチュエータ。
A stator that propagates Rayleigh waves to the surface, and a mover that obtains kinetic energy of the Rayleigh waves from the surface of the stator and moves relative to the stator in a direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh waves. A surface acoustic wave actuator, wherein the stator comprises a stator piezoelectric film,
A plurality of stator segments made of a material having a Young's modulus larger than that of the stator piezoelectric film, and each stator segment array is in contact with the moving element . Any one of the length of one side of the stator segment, the length of the diagonal line, or the diameter characterizing each size is 1/40 to 1/80 of the wavelength of the Rayleigh wave. Surface wave actuator.
レイリー波を表面に伝搬させるステータと、該ステータの表面から前記レイリー波の運動エネルギを得て、前記レイリー波の伝搬方向と逆方向に、前記ステータに対し相対的に移動する移動子とを備える弾性表面波アクチュエータであって、
前記移動子が、移動子基板と、該移動子基板よりもヤング率の大きな材料からなる複数の移動子セグメントの配列からなり、該複数の移動子セグメントのそれぞれの上面が前記ステータに接する移動子セグメントアレイとを備え、
前記ステータが、ステータ圧電膜と、該ステータ圧電膜よりもヤング率の大きな材料からなる複数のステータセグメントの配列からなり、該複数のステータセグメントのそれぞれの上面が前記移動子に接するステータセグメントアレイとを備え、前記複数の移動子セグメントのそれぞれの大きさを特徴づける、前記移動子セグメントの一辺の長さ、対角線の長さ、又は直径のいずれかが、前記レイリー波の波長の1/40〜1/80であることを特徴とする弾性表面波アクチュエータ。
A stator that propagates Rayleigh waves to the surface, and a mover that obtains kinetic energy of the Rayleigh waves from the surface of the stator and moves relative to the stator in a direction opposite to the propagation direction of the Rayleigh waves. A surface acoustic wave actuator,
Mover which the moving element comprises a moving element substrate, a plurality of the movable element segments of sequence consisting of a material having a large Young's modulus than the mover substrate, each of the upper surface of the movable element segment the plurality of contact with the stator A segment array,
The stator is composed of a stator piezoelectric film and an array of a plurality of stator segments made of a material having a Young's modulus larger than that of the stator piezoelectric film, and a stator segment array in which each upper surface of the plurality of stator segments is in contact with the moving element. Wherein the length of one side, the length of the diagonal line, or the diameter of the slider segment is characterized by a size of each of the plurality of slider segments. A surface acoustic wave actuator characterized by being 1/80 .
前記複数の移動子セグメントのそれぞれが耐摩耗性材料を用いることを特徴とする請求項12,13、15のいずれか1項に記載の弾性表面波アクチュエータ。 16. The surface acoustic wave actuator according to claim 12, wherein each of the plurality of mover segments uses a wear-resistant material. 前記複数の移動子セグメントのそれぞれの上面が曲面であることを特徴とする請求項12,13、15、16のいずれか1項に記載の弾性表面波アクチュエータ。 17. The surface acoustic wave actuator according to claim 12 , wherein an upper surface of each of the plurality of mover segments is a curved surface. 前記複数の移動子セグメントのそれぞれの上面の端部が丸くなっていることを特徴とする請求項12,13、15〜17のいずれか1項に記載の弾性表面波アクチュエータ。 The surface acoustic wave actuator according to any one of claims 12 , 13 , and 15 to 17 , wherein an end portion of an upper surface of each of the plurality of moving segment segments is rounded. 前記複数のステータセグメントのそれぞれが耐摩耗性材料を用いることを特徴とする請求項14又は15に記載の弾性表面波アクチュエータ。 The surface acoustic wave actuator according to claim 14, wherein each of the plurality of stator segments uses a wear-resistant material. 前記移動子の少なくとも一部の部材をディスポーサブルとすることを特徴とする請求項19に記載の弾性表面波アクチュエータ。 The surface acoustic wave actuator according to claim 19 , wherein at least a part of the movable member is disposable. 前記複数のステータセグメントのそれぞれの上面が曲面であることを特徴とする請求項14,15,19,20のいずれか1項に記載の弾性表面波アクチュエータ。 21. The surface acoustic wave actuator according to claim 14 , wherein an upper surface of each of the plurality of stator segments is a curved surface. 前記複数のステータセグメントのそれぞれの上面の端部が丸くなっていることを特徴とする請求項14,15,19〜21のいずれか1項に記載の弾性表面波アクチュエータ。 The surface acoustic wave actuator according to any one of claims 14 , 15 , and 19 to 21 , wherein end portions of upper surfaces of the plurality of stator segments are rounded. 前記耐摩耗性材料が、ダイヤモンド状炭素膜であることを特徴とする請求項13〜22のいずれか1項に記載の弾性表面波アクチュエータ。 The surface acoustic wave actuator according to any one of claims 13 to 22 , wherein the wear-resistant material is a diamond-like carbon film.
JP2006053937A 2006-02-28 2006-02-28 Surface acoustic wave actuator, moving element, and stator Active JP4923241B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006053937A JP4923241B2 (en) 2006-02-28 2006-02-28 Surface acoustic wave actuator, moving element, and stator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006053937A JP4923241B2 (en) 2006-02-28 2006-02-28 Surface acoustic wave actuator, moving element, and stator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007236094A JP2007236094A (en) 2007-09-13
JP4923241B2 true JP4923241B2 (en) 2012-04-25

Family

ID=38556115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006053937A Active JP4923241B2 (en) 2006-02-28 2006-02-28 Surface acoustic wave actuator, moving element, and stator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4923241B2 (en)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3736656B2 (en) * 1997-04-22 2006-01-18 Tdk株式会社 Surface acoustic wave actuator
JP3741876B2 (en) * 1998-09-28 2006-02-01 独立行政法人科学技術振興機構 Surface acoustic wave actuator
JP2003235275A (en) * 2002-02-04 2003-08-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd Mover for surface acoustic wave actuator and surface acoustic wave actuator using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007236094A (en) 2007-09-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP2341565B1 (en) Wide frequency range electromechanical actuator
EP0308970B1 (en) Piezoelectric motor
JP4465397B2 (en) Ultrasonic motor
US20040007944A1 (en) Fine control of electromechanical motors
US8631511B2 (en) Method and apparatus for micromachines, microstructures, nanomachines and nanostructures
Dong et al. Piezoelectric ring-morph actuators for valve application
Asumi et al. High speed, high resolution ultrasonic linear motor using V-shape two bolt-clamped Langevin-type transducers
JP4769037B2 (en) Surface acoustic wave actuator
JP4923241B2 (en) Surface acoustic wave actuator, moving element, and stator
Shigematsu et al. Miniaturized SAW motor with 100 MHz driving frequency
Jiang et al. Advanced piezoelectric single crystal based actuators
JP3736656B2 (en) Surface acoustic wave actuator
Dong et al. Ring type uni/bimorph piezoelectric actuators
JP2574577B2 (en) Linear actuator
JP3755070B2 (en) Surface acoustic wave actuator and manufacturing method thereof
US20120098468A1 (en) Electromechanical motor
JPH05252767A (en) Ultrasonic motor
Kondo et al. Miniaturization of the traveling wave ultrasonic linear motor using series connection of bimorph transducers
JP2007053890A (en) Surface acoustic wave actuator
JP2009106043A (en) Surface acoustic wave actuator
Devos et al. A piezo-electrical travelling wave xy stage
JP2009106042A (en) Surface acoustic wave actuator
Fujii et al. P6E-3 Surface Acoustic Wave Linear Motor Using Segment-Structured Diamond-Like Carbon Films on Contact Surface
Devos et al. Piezoelectric motors with a stepping and a resonant operation mode
Takasaki Segment-Structured Diamond-Like Carbon Films Application to Friction Drive of Surface Acoustic Wave Linear Motor

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090120

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110810

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110816

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111012

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20111104

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150