JPH02188168A - 超音波リニアモータ - Google Patents
超音波リニアモータInfo
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- JPH02188168A JPH02188168A JP1006456A JP645689A JPH02188168A JP H02188168 A JPH02188168 A JP H02188168A JP 1006456 A JP1006456 A JP 1006456A JP 645689 A JP645689 A JP 645689A JP H02188168 A JPH02188168 A JP H02188168A
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Links
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 abstract description 13
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 abstract 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 abstract 1
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- 238000005452 bending Methods 0.000 description 5
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- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 229910001369 Brass Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010951 brass Substances 0.000 description 1
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
に産業上の利用分野１
本発明は超音波リニアモータに係り、とくに圧電セラミ
ック等の超音波振動子を利用した超音波リニアモータに
関するものである。 Ｋ発明の概要】 所定の形状を有する弾性体に第１の振動子を取付けるこ
とによって、この弾性体に１次たわみ振動を発生させ、
この振動の振幅が最大のところに一対の突部を設けるよ
うにし、突部には別の圧電体によって互いに逆向きの屈
曲振動をさせるようにし、弾性体のたわみ振動と突部の
屈曲振動の振幅の位相を９０′″ずらすことによって突
部の先端部から駆動力を取出すようにした超音波リニア
モータに関するものである。
ック等の超音波振動子を利用した超音波リニアモータに
関するものである。 Ｋ発明の概要】 所定の形状を有する弾性体に第１の振動子を取付けるこ
とによって、この弾性体に１次たわみ振動を発生させ、
この振動の振幅が最大のところに一対の突部を設けるよ
うにし、突部には別の圧電体によって互いに逆向きの屈
曲振動をさせるようにし、弾性体のたわみ振動と突部の
屈曲振動の振幅の位相を９０′″ずらすことによって突
部の先端部から駆動力を取出すようにした超音波リニア
モータに関するものである。
従来の超音波リニアモータは特開昭６１−１８０５８３
号によって知られている。あるいは、例えば第９図に示
すような構成になっており、発信側圧電体１に生ずる超
音波振動をホーン２を介して伝播棒３に伝達し、伝播棒
３の振動を受信側圧電体４によってホーン５を介して受
けるようにしていた。このときに伝播棒３に進行波を発
生させ、スライダ６を伝播棒３の長さ方向に送るように
していた。 別の超音波リニアモータとしては、例えば第１０図に示
すように、圧電体７を上端に接着した足８の先端部を２
股にし、足８の先端部に生ずる横方向の振動を利用して
レール９をその長さ方向に送るようにしていた。 Ｋ発明が解決しようとする問題点１ 第９図に示す従来の超音波リニアモータによれば、伝播
棒３から成るレール全体を励振しなければならないため
に、効率が低いという欠点があった。また第１０図に示
すような積層型圧電体７を用いた方式は、レール９を左
右の何れの方向へも移動することができるが、逆転の際
に駆動周波数を変化させなければならないという欠点が
ある。 ・本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
って、小型軽量であって、出力および動作の安定性に優
れた超音波リニアモータを提供することを目的とするも
のである。 に問題点を解決するための手段】 本発明は、弾性体に第１の振動子を取付けることにより
、その良さ方向の中間位置が節になるようなたわみ振動
を発生させ、しかも前記第１の振動子による振動のほぼ
最大振幅となる位置に一対の突部を前記弾性体の長さ方
向と直交するように形成し、第２の振動子によって前記
突部の自由端側が突出方向と直交する方向の振幅を有す
る振動を発生させるようにし、前記第１の振動子および
前記第２の振動子による撮動を組合わせることにより、
出力を取出すようにするとともに、前記第１の振動子に
よる振動と前記第２の振動子による振動の一方を逆相に
することによって送り方向を逆転させるようにしたもの
である。 Ｋ作用１ 従って第１の振動子と第２の振動子の振動を組合わせる
ことによって、突部の先端部が円軌道または楕円軌道を
生ずるように変位することになり、この突部の先端部と
接触する可動子が送られるか、固定側をこの突部の先端
部に接触させることによって弾性体が送られることにな
る。 Ｋ実施例１ 第１図は本発明の一実施例に係るアクチュエータの基本
構造を示すものであって、このアクチュエータは、例え
ばステンレス、真鍮等の金属から成る弾性体１０を備え
ている。そしてこの弾性体１０の下面には圧電セラミッ
クから成る一対の振動子１１．１２が貼付けられており
、そのポーリング方向は第１図において矢印で示される
ように、２枚の振動子１１．１２のポーリング方向が互
いに逆向きになっている。なおこれらの振動子１１．１
２の取付けは、例えばエポキシ系接着剤によって接着さ
れて行なわれている。そして振動子１１．１２によって
弾性体１０に１次たわみ振動を発生させた場合に、最大
振幅のところにそれぞれ突片１３．１４が連設されてい
る。互いに対向するこれらの突片１３．１４の側面間に
は、積層型セラミックから成る振動子１５が取付けられ
るようになっている。そして一対の突片１３．１４の先
端部が可動子１６と接触するようになっている。 つぎに以上のような構成になる超音波リニアモータの動
作を第２図および第３図によって説明する。弾性体１０
の１次たわみ振動によって、２箇所の突片１３．１４は
互いに逆向きに縦方向に振動を発生させる。すなわち突
片１３．１４がその長さ方向に変位することになる。こ
れに対して積層型セラミックから成る振動子１５による
振動は、突片１３．１４に対して互いに逆向きに横振動
を起させることになる。圧電体１１．１２による弾性体
１０のたわみ振動と積層圧電体１５の振動の位相が互い
に９０＠ずれるように電圧をそれぞれ印加することによ
って、第３図Ａ−Ｄに示すように、突片１３．１４の先
端部に同じ向きの楕円振動が生ずる。突片１３．１４に
矢印で示すような押圧力で押圧された可動子１６はこの
楕円振動に沿って移動することになる。 第２図において実線で示すような位相の振動を振動子１
１．１２によって弾性体１０に加えるとともに、第２図
において点線で示す位相の振動を振動子１５によって起
させる。するとＡ、８１Ｃ。 Ｄのそれぞれのタイミングにおける振動の状態は第３図
Ａ−Ｄに示すようになる。そして突片１３．１４の先端
部は稚内軌道を描くように振動することになる。突片１
３．１４の先端部の楕円の回転方向が同一であるために
、これらの突片１３．１４と接触する可動子１６は第１
図において左方に送られることになる。 移動方向を逆転させるには、積層圧電体１５の極性を逆
転させるか、２種類の振動の位相を変化させればよい。 すなわち弾性体１０に加え、られる１次たわみ振動の位
相を変化させることなく、圧電体１５の振動を第２図に
おいて鎖線で示すように逆相にすることによって、送り
方向を逆転させる。ことが可能になる。またこの実施例
においては弾性体１０のたわみ振動を共振とするととも
に、突片１３．１４の振動子１５による振動を非共振と
しているが、突片１３．１４の屈曲振動を弾性体１０の
たわみ振動の共振周波数と一致するように形状を設計す
れば、超音波リニアモータの特性をさらに良好にするこ
とが可能になる。 つぎに上記実施例の変形例を第４図によって説明する。 上記実施例においては１種類のアクチュエータの突片１
３．１４の先端部に可動子１６を押圧することによって
可動子１６と突片１３．１４との間での摩擦力を得るよ
うにしている。これに対して第４図に示す構成は、一対
のアクチュエータを用いるようにし、これらのアクチュ
エータの突片１３．１４の先端部で可動子１６を両側か
ら挟着するようにしている。従ってこのような構造によ
れば、より強い拘束力で可動子１６を拘束してその長さ
方向に移動させることが可能になる。 つぎに別の変形例を第５図および第６図によって説明す
る。これらの変形例は、切欠き２０．２１を設けること
によって、振動子１１．１２の振動をより有効に利用す
るようにじたものである。 第５図の例は、突片１３．１４の根元部分に切欠き２０
を形成し、これによって突片１３．１４の積層型セラミ
ック１５による振動の拘束を低減し、より高い効率にし
たものである。また第６図の例は、積層型セラミック１
５の取付は部分においても、別の切欠き２１を形成し、
これによってさらに効率を改善させるようにしたもので
ある。 第７図は積層型セラミック１５を用いる代りに、一対の
振動子２３．２４を突片１３．１４の両側にそれぞれ接
合し、これによってバイモルフ構造としたものである。 なお突片１３．１４の片側のみに一方の振動子２３また
は２４を貼付ける構造としてもよい。 第８図はさらに別の変形例を示すものであって、この変
形例は、弾性体１０に対して１次たわみ撮動を発生させ
るための振動子として、積層型セラミックから成る振動
子２５を用いるようにしている。またここでは弾性体１
０の長さ方向の両端をそれぞれヒンジ２７．２８によっ
て固定側と回転可能に連結するようにしている。従って
このような構成によれば、３個の積層型圧電セラミック
１５．２５を用いて超音波リニアモータを構成すること
が可能になる。 【発明の効果１ 以上のように本発明は、弾性体のたわみ振動とこの振動
の方向に突出する突部の第２の振動とを組合わせること
によって、突部の先端部が楕円振動または円振動を生じ
させるようにしたものであって、これによって出力を取
出すようにしたものである。従って２方向の振動成分を
独立に駆動することが可能になり、横振動成分による駆
動力と縦振動成分による摩擦力とを別個に制御すること
が可能になる。このために出力、効率、および動作の安
定性に優れた超音波リニアモータが実現されることにな
る。またこのような超音波リニアモータは、設計の自由
度が高いばかりでなく、小型軽量になる。さらには２種
類の振動の内の一方の撮動を逆相にすることによって送
り方向を逆転させることが可能になり、逆転動作が容易
になる。 １１、１２ １３．１４ １５ ・ ・ φ １６ ・ ・ ・ ・振動子（圧電セラミック） ・突片 ・振動子（積層型セラミック） ・可動子
号によって知られている。あるいは、例えば第９図に示
すような構成になっており、発信側圧電体１に生ずる超
音波振動をホーン２を介して伝播棒３に伝達し、伝播棒
３の振動を受信側圧電体４によってホーン５を介して受
けるようにしていた。このときに伝播棒３に進行波を発
生させ、スライダ６を伝播棒３の長さ方向に送るように
していた。 別の超音波リニアモータとしては、例えば第１０図に示
すように、圧電体７を上端に接着した足８の先端部を２
股にし、足８の先端部に生ずる横方向の振動を利用して
レール９をその長さ方向に送るようにしていた。 Ｋ発明が解決しようとする問題点１ 第９図に示す従来の超音波リニアモータによれば、伝播
棒３から成るレール全体を励振しなければならないため
に、効率が低いという欠点があった。また第１０図に示
すような積層型圧電体７を用いた方式は、レール９を左
右の何れの方向へも移動することができるが、逆転の際
に駆動周波数を変化させなければならないという欠点が
ある。 ・本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであ
って、小型軽量であって、出力および動作の安定性に優
れた超音波リニアモータを提供することを目的とするも
のである。 に問題点を解決するための手段】 本発明は、弾性体に第１の振動子を取付けることにより
、その良さ方向の中間位置が節になるようなたわみ振動
を発生させ、しかも前記第１の振動子による振動のほぼ
最大振幅となる位置に一対の突部を前記弾性体の長さ方
向と直交するように形成し、第２の振動子によって前記
突部の自由端側が突出方向と直交する方向の振幅を有す
る振動を発生させるようにし、前記第１の振動子および
前記第２の振動子による撮動を組合わせることにより、
出力を取出すようにするとともに、前記第１の振動子に
よる振動と前記第２の振動子による振動の一方を逆相に
することによって送り方向を逆転させるようにしたもの
である。 Ｋ作用１ 従って第１の振動子と第２の振動子の振動を組合わせる
ことによって、突部の先端部が円軌道または楕円軌道を
生ずるように変位することになり、この突部の先端部と
接触する可動子が送られるか、固定側をこの突部の先端
部に接触させることによって弾性体が送られることにな
る。 Ｋ実施例１ 第１図は本発明の一実施例に係るアクチュエータの基本
構造を示すものであって、このアクチュエータは、例え
ばステンレス、真鍮等の金属から成る弾性体１０を備え
ている。そしてこの弾性体１０の下面には圧電セラミッ
クから成る一対の振動子１１．１２が貼付けられており
、そのポーリング方向は第１図において矢印で示される
ように、２枚の振動子１１．１２のポーリング方向が互
いに逆向きになっている。なおこれらの振動子１１．１
２の取付けは、例えばエポキシ系接着剤によって接着さ
れて行なわれている。そして振動子１１．１２によって
弾性体１０に１次たわみ振動を発生させた場合に、最大
振幅のところにそれぞれ突片１３．１４が連設されてい
る。互いに対向するこれらの突片１３．１４の側面間に
は、積層型セラミックから成る振動子１５が取付けられ
るようになっている。そして一対の突片１３．１４の先
端部が可動子１６と接触するようになっている。 つぎに以上のような構成になる超音波リニアモータの動
作を第２図および第３図によって説明する。弾性体１０
の１次たわみ振動によって、２箇所の突片１３．１４は
互いに逆向きに縦方向に振動を発生させる。すなわち突
片１３．１４がその長さ方向に変位することになる。こ
れに対して積層型セラミックから成る振動子１５による
振動は、突片１３．１４に対して互いに逆向きに横振動
を起させることになる。圧電体１１．１２による弾性体
１０のたわみ振動と積層圧電体１５の振動の位相が互い
に９０＠ずれるように電圧をそれぞれ印加することによ
って、第３図Ａ−Ｄに示すように、突片１３．１４の先
端部に同じ向きの楕円振動が生ずる。突片１３．１４に
矢印で示すような押圧力で押圧された可動子１６はこの
楕円振動に沿って移動することになる。 第２図において実線で示すような位相の振動を振動子１
１．１２によって弾性体１０に加えるとともに、第２図
において点線で示す位相の振動を振動子１５によって起
させる。するとＡ、８１Ｃ。 Ｄのそれぞれのタイミングにおける振動の状態は第３図
Ａ−Ｄに示すようになる。そして突片１３．１４の先端
部は稚内軌道を描くように振動することになる。突片１
３．１４の先端部の楕円の回転方向が同一であるために
、これらの突片１３．１４と接触する可動子１６は第１
図において左方に送られることになる。 移動方向を逆転させるには、積層圧電体１５の極性を逆
転させるか、２種類の振動の位相を変化させればよい。 すなわち弾性体１０に加え、られる１次たわみ振動の位
相を変化させることなく、圧電体１５の振動を第２図に
おいて鎖線で示すように逆相にすることによって、送り
方向を逆転させる。ことが可能になる。またこの実施例
においては弾性体１０のたわみ振動を共振とするととも
に、突片１３．１４の振動子１５による振動を非共振と
しているが、突片１３．１４の屈曲振動を弾性体１０の
たわみ振動の共振周波数と一致するように形状を設計す
れば、超音波リニアモータの特性をさらに良好にするこ
とが可能になる。 つぎに上記実施例の変形例を第４図によって説明する。 上記実施例においては１種類のアクチュエータの突片１
３．１４の先端部に可動子１６を押圧することによって
可動子１６と突片１３．１４との間での摩擦力を得るよ
うにしている。これに対して第４図に示す構成は、一対
のアクチュエータを用いるようにし、これらのアクチュ
エータの突片１３．１４の先端部で可動子１６を両側か
ら挟着するようにしている。従ってこのような構造によ
れば、より強い拘束力で可動子１６を拘束してその長さ
方向に移動させることが可能になる。 つぎに別の変形例を第５図および第６図によって説明す
る。これらの変形例は、切欠き２０．２１を設けること
によって、振動子１１．１２の振動をより有効に利用す
るようにじたものである。 第５図の例は、突片１３．１４の根元部分に切欠き２０
を形成し、これによって突片１３．１４の積層型セラミ
ック１５による振動の拘束を低減し、より高い効率にし
たものである。また第６図の例は、積層型セラミック１
５の取付は部分においても、別の切欠き２１を形成し、
これによってさらに効率を改善させるようにしたもので
ある。 第７図は積層型セラミック１５を用いる代りに、一対の
振動子２３．２４を突片１３．１４の両側にそれぞれ接
合し、これによってバイモルフ構造としたものである。 なお突片１３．１４の片側のみに一方の振動子２３また
は２４を貼付ける構造としてもよい。 第８図はさらに別の変形例を示すものであって、この変
形例は、弾性体１０に対して１次たわみ撮動を発生させ
るための振動子として、積層型セラミックから成る振動
子２５を用いるようにしている。またここでは弾性体１
０の長さ方向の両端をそれぞれヒンジ２７．２８によっ
て固定側と回転可能に連結するようにしている。従って
このような構成によれば、３個の積層型圧電セラミック
１５．２５を用いて超音波リニアモータを構成すること
が可能になる。 【発明の効果１ 以上のように本発明は、弾性体のたわみ振動とこの振動
の方向に突出する突部の第２の振動とを組合わせること
によって、突部の先端部が楕円振動または円振動を生じ
させるようにしたものであって、これによって出力を取
出すようにしたものである。従って２方向の振動成分を
独立に駆動することが可能になり、横振動成分による駆
動力と縦振動成分による摩擦力とを別個に制御すること
が可能になる。このために出力、効率、および動作の安
定性に優れた超音波リニアモータが実現されることにな
る。またこのような超音波リニアモータは、設計の自由
度が高いばかりでなく、小型軽量になる。さらには２種
類の振動の内の一方の撮動を逆相にすることによって送
り方向を逆転させることが可能になり、逆転動作が容易
になる。 １１、１２ １３．１４ １５ ・ ・ φ １６ ・ ・ ・ ・振動子（圧電セラミック） ・突片 ・振動子（積層型セラミック） ・可動子
第１図は本発明の一実施例に係る超音波リニアモータを
示す正面図、第２図はこの超音波リニアモータの振動子
に加える振動の位相を示すグラフ、第３図は動作原理を
示す正面図、第４図は変形例の構成を示す正面図、第５
図および第６図は切欠きを有する変形例の正面図、第７
図はバイモルフ構造のアクチュエータを用いた変形例の
正面図、第８図は３個の積層圧電体を用いた構造の正面
図、第９図は従来のりニアモータの正面図、第１０図は
別の従来のりニアモータの正面図である。 また図面中の主要な部分の名称はつぎの通りである。 １０・・・・・・弾性体
示す正面図、第２図はこの超音波リニアモータの振動子
に加える振動の位相を示すグラフ、第３図は動作原理を
示す正面図、第４図は変形例の構成を示す正面図、第５
図および第６図は切欠きを有する変形例の正面図、第７
図はバイモルフ構造のアクチュエータを用いた変形例の
正面図、第８図は３個の積層圧電体を用いた構造の正面
図、第９図は従来のりニアモータの正面図、第１０図は
別の従来のりニアモータの正面図である。 また図面中の主要な部分の名称はつぎの通りである。 １０・・・・・・弾性体
Claims (2)
- １． 弾性体に第１の振動子を取付けることにより、そ
の長さ方向の中間位置が節になるようなたわみ振動を発
生させ、しかも前記第１の振動子による振動のほぼ最大
振幅となる位置に一対の突部を前記弾性体の長さ方向と
直交するように形成し、第２の振動子によって前記突部
の自由端側が突出方向と直交する方向の振幅を有する振
動を発生させるようにし、前記第１の振動子および前記
第２の振動子による振動を組合わせることにより、出力
を取出すようにしたことを特徴とする超音波リニアモー
タ。 - ２． 前記第１の振動子による振動と前記第２の振動子
による振動の一方を逆相にすることによって送り方向を
逆転させるようにしたことを特徴とする請求項第１項に
記載の超音波リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1006456A JPH02188168A (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 超音波リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1006456A JPH02188168A (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 超音波リニアモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02188168A true JPH02188168A (ja) | 1990-07-24 |
Family
ID=11638939
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1006456A Pending JPH02188168A (ja) | 1989-01-13 | 1989-01-13 | 超音波リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02188168A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001310457A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-06 | Funai Electric Co Ltd | プリンタの給電装置およびインクキャリア駆動装置 |
| JP2005312264A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-04 | Olympus Corp | 振動波リニアモータ及びそれを用いたレンズ装置 |
| JP2009214873A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-24 | Hutchinson Sa | 防氷／除氷のシステム及び方法、並びにこのシステムを組み込んだ航空機構造 |
| JP2011107655A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Nikon Corp | アクチュエータ、レンズ鏡筒および撮像装置 |
-
1989
- 1989-01-13 JP JP1006456A patent/JPH02188168A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001310457A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-06 | Funai Electric Co Ltd | プリンタの給電装置およびインクキャリア駆動装置 |
| JP4670125B2 (ja) * | 2000-04-28 | 2011-04-13 | 船井電機株式会社 | プリンタ |
| JP2005312264A (ja) * | 2004-04-26 | 2005-11-04 | Olympus Corp | 振動波リニアモータ及びそれを用いたレンズ装置 |
| JP2009214873A (ja) * | 2008-03-05 | 2009-09-24 | Hutchinson Sa | 防氷／除氷のシステム及び方法、並びにこのシステムを組み込んだ航空機構造 |
| JP2011107655A (ja) * | 2009-11-20 | 2011-06-02 | Nikon Corp | アクチュエータ、レンズ鏡筒および撮像装置 |
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