JPH02280678A - リニア振動波モータ - Google Patents

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】 〔酋集土の利用分野〕 この発明に、進行性の振動波により駆動する振１肢モー
タに関し、特に、リニア振動波モータに関するものであ
る。

〔従来の技術〕

第８図に例えば特開昭６１−１５４４８７号公報に示さ
れた従来のリニア振動波モータを示す斜視図でめる。図
において、（１）は終端のないリング形状の弾性体、（
２）は弾性体＋１１に接着された加振源となる圧電素子
、　（３１ｒｉｓ！１′１体、　！４）ｉ＄移動体＋３
＋ＫＪ！ｍすｆｉ北摩擦板、Ｃ５）は弾性体（１）の支
持部材である。矢印Ｍは移動体（３）の移動方向を示す
。

次に従来のリニア振動波モータの動作について説明する
。弾性体（１）に接着された圧電素子（２）を適用な交
流電圧で駆動する。この時、圧電素子（２）を位置的１
時間的にπ／２位相ずれた２相の定在波振ＩＥｈを発生
するように構成すれば、定在波振動の合成により弾性体
（１）に振動波が発生する。この振動波に２相の定在波
撮動の位相関係により決まる所定の方向へ進行するもの
でｊｐにとに周知のとおりである。弾性体＋１１に進行
する振動波が発生した場合の状Ｄｋ示したのが第９図で
ある。

図において、矢印Ｕｒｉｍ動波の進行方行を示している
。弾性体（１１の表面Ｏ任意の点ｔＡ１ａ、振動波が矢
印Ｕ方向に進行すると１図中矢印Ｑで示すような楕円運
動を行う。移動体（３）に接着された摩擦板（４）ニ弾
性体（１）に生じた進行性の振動波の頂点近傍で接触す
るため、摩凛力例より矢ＥＩＩＮで示す方向に駆動力全
便ける。

この従来例でに、摩擦板（４１は弾性体＜１１の直線状
の部分を挾持する溝部（図示せず）を有しており。

この溝部によって摩擦板（４１および移動体【３）は矢
印Ｍで示した方向にのみ移か可能である。また２弾性体
ｉｆ）は支持部材（５１によって図示しない振動波モー
タの固足部に固定されるが２弾性体ｆｉｌに生じる振動
波の発生ｔ−阻害することがないように、支持部材（５
１はゴム材などの吸振材料によって構成されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のリニア振動波モータは以上のように構成されてい
るので、圧電素子（２）を駆動して弾性体（１）九進行
性の振動波を発生させると、リンク形状の弾性体ｉｌｌ
の全体が伝動すめ。このために１弾性体（１１を吸振材
料によって構成され之支持部材〔酎で支持する必要がる
９１弾性体ｆｌ＋を強固に固定することができなかった
。従って、従来のリニア振動波モータでに、モータ系の
剛性が低く、精密な位置決めや高速応答を必要とする用
途に用いることができないという問題や、吸振材料によ
って構成され北支持部材（５１によって振動エネルギー
が消費されるために、リニア振動波モータの動車が低下
するなどの問題があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになさｆ
′したもので、モータ系の剛性が高り、高効率なリニア
振動波モータを得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明【係るリニア捗動波モータに、対向する第１．
第２平板部と、第１．第２平板部を連結する曲板部を有
するリング形状の弾性体、第１平板部の周縁部に接触す
る移動体、この移動体を移動方向に案内するガイド機構
、第２平板部の中央部で弾性体を支持する支持部材２弾
性体の周縁部を撮動の腹とし、中央部ｋｍ動の節とする
振動モードで弾性体を励振する励損機構を備えたもので
ある。

〔作用〕

この発明におけるリング形状の珈動体は、励振機構によ
り振動体の周縁部が撮動の腹となり中央部が撮動の節と
なる撮動モードで励振され、揚動の節となる中央部にお
いて支持部材により強固に固定支持できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明の一実施例によるリニア振動波モータを一
部切欠いて示す斜視図であり、（６）ｆｌ　Ｉｊソング
状弾性体（１１の中央部付近を支持する支持部材、　　
Ｄａ）、　（７ｂ）は移動体（３）のカイト支柱。

＋８１　ｒｉ縦方向の荷重を受けるローラ、（９）は横
方向の荷重を受けるボール、αＧはローラ（８ン汲びボ
ール（９）の支持部材である。

また、第２図にこの一実施例の正面図であり。

第３図に第１図の実施例の弾性体（１）の形状を示す斜
視図である。リンク状の弾性体＋Ｏａ対向した第１、第
２の平板形状の部分と、この平板形状部を連結する曲板
部から構成される。

まず、この実施例において、移動体（３１のガイド機構
（７ａ）＊　（７ｂ）−及び弾性体ｆＩＢ：移動体（３
１Ｏ接触面に適当な垂直荷重を発生させる加圧機構につ
いて説明する。移動体（３１の両側辺部には、第２図に
示すように断面形状がＬ字型のカイト支柱（７ａ）。

（７ｂ）と対向するように、断面形状がＬ字型の突縁部
（３ａ）が設けられている。移動体１３＋の突縁部とガ
イド支柱にｙａ）、　（７ｂ）の間には、縦方向の荷重
を受けるローラ（８ａ）、　（８ｂ）　　と横方向の荷
重上受けるホール（９ａ）、　（９ｂ）が支持部材（１
０８）、　（１０ｂ）によって適当な位＃に配置されて
いる。　移動体！３１　ｉｊガイド支柱（７ａ）、　（
７ｂ）　　に沿って移動可能となっている。ガイド支柱
（７ａ）、　（７ｂ）に、　ガイド支柱（７ａ）、　（
ｙｂ）を支持部材（６ンに固定した場合。

主に移動体（３）の突縁部（５ａ）とカイト支柱（Ｖａ
）。

（７ｂ）の構造が持つはね弾性によって適当な縦方向お
よびｙｉ力定の荷重が発生するように、形状寸法が決め
られている。移動体（３１にはリング形状の振動体［１
１の周縁部と接触するｊ１１！擦板（４ａ　）　＋　（
４ｂ　）が接層されており、犀原板（４ａ）、　（４ｂ
）　　と弾性体（１）の接触面には、上記の縦方向（Ｘ
方向）の荷重によって、接触面に垂直な方向に適当な荷
重が発生する。

次にこの実施例の弾性体（１）の振動モードと１弾性体
ｆｉｌの支持方法について説明する。弾性体＋１１は第
３図に示すように、対向した第１．第２の平板部とこの
平板部を連結する曲板部にもった終端のないリンク形状
の構造である。この実施例では。

弾性体（１）が持つ固有撮動モードのなかでも、第４図
（ａｌ、　（ｂｌのモデル図に示すように、リング形状
の弾性体ｆｉｌの周縁部が振動の腹となり中央部が振動
の節となる振動モードを利用する。第４■（ａｌｔ２６
波長とした場合の利用揚動モードを斜め方向から見たモ
デル図、第４図１ｂ）は第４図１ａ）の波長数を説明す
る説明図である。第４囚ｔｂｌ中の破線で示すのは弾性
体（１）の静止時の状態を示してお九弾性体＋１１は、
振動の節となる中央部において第２図に示すように支持
部材（６１の突起部分に固定される。進行性の屈曲振動
波の波長をλとすれば、この実施例ではリンク状の弾性
体（１）の外周長さｒｉ６λに設計されており、−刀の
平板部の長さと曲板部の長さは各々　）λと区となるよ
うに設計されている。

例えば弾件体材料をヌテンレスとして、リングの板厚み
全１１Ｕ、幅を１０Ｕとし、入＝ｊ５，７ｍ　　となる
ように各部の長さ寸法を決めると、約５　ｆｌ　ＫＨｚ
でリング状弾性体（りヲ励揚すれば第４図１ａｌに示す
ような撮動モードを得ることができる。

この実施例のリニア振動波モータのｈａ原理に。

従来例の駆動原理と同様で、リング形状の弾性体（１）
に接層された圧電素子（２１に適当な交流電圧を印加す
れば、第４図（ａｌに示すように弾性体（１）上に進行
性の屈曲揚動が発生する。この時、固有撮動モードが発
生する振動周波数で圧電素子（２１を駆動するため１弾
性体（１）の両側の周縁部に最犬掻幅をもった進行性の
屈曲揚動が得られる。弾性体ｔｌｌの周縁部には第２図
に示すように移動体（３）に接看された摩擦板（４ａ）
＃　（４ｂ）が接触しており、摩服力により摩擦板（４
ａ）、　（４ｂ）、及び移動体＋３１　Ｆｉ所定の方向
へ駆動される。

次Ｋ　ＩＪソング状性体（りの励振機構について説明す
る。励振機構はリング状弾性体＋１１に接層された圧電
素子（２）を加振源にして第４図１ａｌに示す振動モー
ドラリング状弾性体ｆｉ＋に発生させるものである。

第５図は圧電素子（２）の構成の一例を示すもので。

αＤｄ圧電セラミック、　ａｌ、　　（＋５８）　〜（
１！Ｓｄ）、　　（１４ａ）〜（＋４ｄ）はそれぞれ電
極板である。同図中、＋。

−の記号で示すのは圧電素子（２）の分極方向であり。

電極板（＋３ａ）　〜（＋３ｄ）、　　（＋ａａ）　〜
（＋４ｄ）によッテ小分割された領域は互いに分極方向
が反転している。１個の小分割され九ソ域の長さは発生
させる屈曲揚動の１／２波長（？）に相当している。

一般に、進行性の屈曲檄勤汀位宜的・時間的にπ／２位
相ずれた２相の定在ｆｆｆｉｆｆ上合成して発生させる
が、圧！素子（２）において電極板（１５ａ）〜（Ｌ５
ｄ）の領域と電極板（１４ａ）〜（１４ｄ）までの領域
はこれら２相分の定在波撮動を励振する領域に相当して
おり１位置的にπ／２位相だけずらして配置されている
。１１極板（＋Ｓａ）〜（１５ｄ）と電極板（＋ａａ）
　〜（＋４ａ）の電極群におい′１：、各々、４個の電
極板に図示しない接続手段によって、を気的に短絡接続
されており、電極板（＋Ｓａ）〜（＋！５ｄ）の領域と
電極板（１４ａ）〜（１４ψ）の領域に電気的にπ／２
位相だけずれ念電圧を印加すれば、圧電素子（２１によ
ってリング状弾性体ｉｌ＋に位置的１時間的にπ／２位
相ずれた２相の定在波振動を励振することができ、弾性
体（１１には進行性の屈曲揚動が発生する。

この時、圧電素子（２）Ｋ印加する２相の交流電圧の周
波数を、リング状弾性体（１）の振動モードが発生する
固有振動周波ａＫ段設定れば、リング状弾性体（１）の
リンク周縁部が最大振ｆ！（即ち、振動の腹）となって
リング中央部が振動の節となってリングの外周方向に伝
播する進行性の屈曲振動を励蚤することができる。

このように、支持部材！６１　Ｆ′１弾性体ｆｉ＋を中
央部で支持しており１弾性体（１）の中央部は振動の節
となるため２強固に固定できる。従ってモータの剛性を
高くすることができる。また、従来のような吸掘部材が
不必要となり、振動エネルギーの損失が少なく、高効率
なモータが得られる。

なお、上記実施例では弾性体の加振源として。

圧電素子を用いたが、この発明によるリニア振動波モー
タは加振源を特に圧電素子に限定するものではなく、ま
た、カイト機構や加圧機′１ＩＩ４を上記実施例の構成
に限定するものでもない。

また、上記の実施例ではリング状弾性体の周方向の長さ
を６波長としたが、特にこれを限定するものではなく、
ｆｌｌえば、リング状弾性体の周方向の長さを５波長や
７波長とすることもできる。

第６図（ａｔ、　ｉｂｌは上記一実施例と同程度の寸法
のリングにおいて１周方向の長さが５波長となる場合に
利用できる撮動モードを示しており、励振周波ｉａ約４
８ＫＨｚである。さらに、第１図ｆａｎ、　ｆｂｌはリ
ンク状弾性体の周方向長さが７波長となる場合に利用で
きる振動モードを示しており、励振周波数は約５５ＫＨ
ｚである。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、対向する第１、第２
平板部と、第１．第２平板部を連結する曲板部を有する
リング形状の弾性体、第１平板部の周縁部に接触する移
動体、この移動体を移動方向に案内するカイト機構、第
２平板部の中央部で弾性体を支持する支持部材１弾性体
の周縁部を撮動の腹とし、中央部を振動の節とする撮動
モードで弾性体を励損する励振機構を備えたことにより
。

モータ系の剛性が高く、かつ９弾性体の支持部分でのエ
ネルギー拍失が小さい、即ち、高効率なリニア振動波七
−夕が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるリニア振動波モータ
を一部切欠いて示す斜視図、第２図ニー実施例を示す正
面図、第３図に一実施例に係る弾性体を示す斜視図、第
４図ｆａ）に弾性体の振動モードを示すモデル図、第４
図Ｔｂ）ｄこのモデルに係る説明図、第５図に一実施例
に係る圧を素子を示す構成図、第６図（ａ）Ｆ′ｉこの
発明の他の実施例に係る弾性体の振動モードを示すモデ
ル図、第６図１ｂ）はこのモデルに係る説明図、第１図
（ａ）ｆｌこの発明のさらに他の実施例に係るモデル図
、第７図（ｂ）ｄこのモデルに係る説明図、第８図は従
来のりニア振動波モータを示す斜視図、第９図に駆動原
理を示す説明図である。 （１）・・・弾性体、（２）・・・圧電素子、（３１・
−・移動体ｍ　　（４ａ）１（４ｂ）　・・・摩擦板、
　（６１・・・弾性体支持部材、　　（７ａ）、（７ｂ
）・・・ガイド支持。 なお１図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 第　１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　対向する第１、第２平板部と、第１、第２平板部を連
   結する曲板部を有するリング形状の弾性体、第１平板部
   の周縁部に接触する移動体、この移動体を移動方向に案
   内するガイド機構、第２平板部の中央部で上記弾性体を
   支持する支持部材、上記弾性体の周縁部を振動の腹とし
   、中央部を振動の節とする振動モードで上記弾性体を励
   振する励振機構を備えたリニア振動波モータ。