JPH01269717A

JPH01269717A - 超音波軸受

Info

Publication number: JPH01269717A
Application number: JP9671288A
Authority: JP
Inventors: Kenji Igarashi; 健二五十嵐; Sachiosa Moriwaki; 森脇　祥修
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-04-21
Filing date: 1988-04-21
Publication date: 1989-10-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔発明の目的〕（産業上の利用分野）本発明は１例えば精密位置決めに用いられる超音波を利
用して近似的に非接触軸支することのできる超音波軸受
に関する。

（従来の技術）従来、非接触式の軸受としては、静圧軸受がある。この
静圧軸受は、外部の油圧縁又は給気源よシ軸受と軸との
すきまに油又は気体を導入し。

これら流体圧力によシ生じた静圧によシ非接触軸受を実
現するものである。このような静圧型の非接触軸受は、
精密性、安定性、信頼性をはじめとする軸受特性の面で
は優れている。

しかしながら、静圧軸受は、流体供給源を別に設層する
必要があυ、かつまた。軸受そのものも絞シ構造が必要
となシ寸法が大きくなるので、装置が大がかシなものと
なシ、汎用性に乏しく、−般家庭では到底使える状況で
はない。ことに、近時、一般家庭用の各種情報機器にお
いてμｍオーダの位置決めが必要となってきているが、
前述した理由により、静圧軸受を搭載することはすこぶ
る困難となっている。

（発明が解決しようとする課題）本発明は、上記事情を勘案してなされたもので、小型化
が可能で、なおかつ、近似的に非接触軸支が可能な超音
波軸受を提供することを目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段と作用）軸が挿入される軸受孔を有する本体部と、上記軸受孔に
超音波振動を印加する超音波印加手段とを具備し、超音
波振動を利用して近似的に非接触軸支状態を作り出し、
軸を摩擦のない滑らかな状態で軸支するようにしたもの
である。

（実施例）以下１本発明の一実施例を図面を参照して詳述する。

第１図及び第２図は、この実施例の超音波軸受を示して
いる。この軸受け、板状の支持部（１）と。

この支持部の一端部に取付けられた圧電素子（２）と。

この圧電素子（２）に交流電圧を印加する電源（３）と
からなっている。しかして、支持部（１）には、中央部
に貫通して穿設され九円孔（４）と、上記圧電素子（２
）が嵌合する矩形状の嵌合凹部（５）と、この嵌合凹部
（５）と円孔（４）とを導通させる切欠部（６）とが設
けられている。そして、上記圧電素子（２）は、第３図
に示すように、いわゆる積層形のものであって、その構
造は１例えばチタン酸バリウム、ジルコン酸鉛などの圧
電セラミックスからなる圧電板（７）・・・が数十〜数
百枚、互に隣接したものどうし１分極の向きが互に逆に
なるように、交互に積層固着したものである。そして、
すべての圧電板（７）・・・の分極の子種どうしを、ま
た、−極どうしを、内部電極（８）・・・から引出し並
列接続できるように、外部電極（９）。

（９）が設けられている。これら外部電極（９）、　（
９）には。

前記電源（３）が接続されている。一方、支持部（１）
の円孔（４）には１円柱状の軸傾が軸心のまわシに回転
自在に嵌挿されている。そして、この円孔（４）は。

切欠部（６）を介して、その径が変化可能なように々り
ている。

上記構成の超音波軸受において、電源（３）　Ｋよシ圧
電素子（２）に例えば周波数が３０に〜５０ｋＨｚの交
流電圧を印加すると、軸αｌを軸支している円孔（４）
の内壁面が、３０に〜５０ｋＨｚの超音波領域で微小振
動する（第１図、破線部参照）。このときの振動の加速
度は６重力の数百倍に相当する。したがって。

軸α１は１円孔（４）の内壁面の変化に追従できずに。

見かけ上、非接触の状態となる。これにより摩擦のない
滑らかな軸受を得ることができる。ところで、軸（１１
が円孔（４）に対して見かけ上、非接触の状態となるの
は、つぎのような現象を利用していることによる。すな
わち１例えばある台を５０ｋＨｚで振動させた場合、加
速度は非常に大きな値となる。

このような台に、ある物体を載せた場合、物体は跳ね上
げられ、物体は台から離れる。この間においても０台は
振動を繰シ返す。ついで、再び物体が台の上に落ちてく
ると、物体は再び跳ね上げられる。要するに、超音波振
動している台の振動数よシ低い振動数で物体が台に接触
を繰シ返すのみで、他は台に対して非接触で浮上してい
る状態となりている。これを応用したのが本実施例であ
って、圧電素子（２）の超音波振動に基づく変位を円孔
（４）の内壁面の変位に変換して、上述の現象を引き出
させたものである。

なお１本発明は、上記実施例に限定されるものではない
。たとえば、第４図に示すように１円孔（１）を例えば
Ｐｂ　（Ｚｒ、　Ｔｉ）　Ｏ，（ＰＺＴ）、　ＰｂＴｉ
０．（ＰＴ）。

（Ｐｂ、　Ｌａ）　（Ｚｒ、　’ｒｌ　）Ｏ，（ＰＬ　
ＺＴ）などの圧電セラミックスからなる立方体状の軸受
体αυの中央部に穿設し、この軸受体ａυの対向２面に
電極Ｑ３１．（１３）を形成し、これら電極に交流電源
α荀を接続して、この交流電源側から例えば５０ｋＨｚ
の交流電圧を印加することＫよυ超音波を誘起させても
、前実施例と同様に円孔αυに嵌挿された円柱状の軸ａ
９を摩擦のない滑らかな状態で軸支することができる。

さらに、上記二つの実施例では、軸ＱＱ、αＱは。

円柱状であり、いわゆる軸心のまわシに回転駆動される
回転軸であるが、軸心に沿って摺動するスライド軸の場
合には、軸の横断面・形状は１円形に限ることなく、四
角形、六角形等任意でよい。

さらにまた１本発明の超音波軸受は、単一で用いること
ができることはもとよシ、これを複数個組合せて使用で
きることはもちろんである。

また、第１の実施例において、圧電素子の代υＫ例えば
磁歪素子のように他の超音波振動発生手段を取付けても
よい。

〔発明の効果〕

本発明の超音波軸受は、超音波振動を軸との接触部位に
印加することによシ近似的に非接触状態である摩擦のな
い滑らかな軸支状態を形成することができる。しかも、
この場合、静圧軸受のように流体供給のための大がかり
な装置を必要としないので、小型化が可能であシ、精密
機械要素としての適用が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の超音波軸受の正面図、第２
図は同じく側面図、第３図は圧電素子の拡大図、第４図
は本発明の他の実施例の構成図である。（１）：支持部（本体部）。（２）：圧電素子。（３）：　１ｌｉｊ源（駆動電源）。（４）二円孔（軸受孔）。（６）：切欠部。 αＣ：軸。代理人　弁理士　　則　近　憲　佑同　　　松山光速１　１　　図１，５寥　２　　圀第　　、３　　図 ′４４　図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）軸が挿入される軸受孔が設けられた本体部と、上
記軸受孔に超音波振動を印加する超音波印加手段とを具
備することを特徴とする超音波軸受。
（２）軸が挿入される軸受孔及びこの軸受孔に連通する
切欠部を有する本体部と、この本体部に取付けられ超音
波振動を発生して上記切欠部を開閉させることにより上
記軸受孔に超音波振動を印加する圧電素子と、この圧電
素子に上記超音波振動を発生させる交流電圧を印加する
駆動電源とを具備することを特徴とする超音波軸受。
（３）軸が挿入される軸受孔が設けられた圧電性を有す
る本体部と、この本体部に交流電圧を印加して超音波振
動を少なくとも上記軸受孔において発生させる駆動電源
とを具備することを特徴とする超音波軸受。