JPH03190578A - 振動波駆動装置および振動波駆動装置を駆動源とする移動機器 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、進行性振動波が形成される振動弾性体を、少
なくとも直線部を有する閉ループ状、例えば長円形状と
する振動波モータに関するものである。

［従来の技術］ リング状の金属などの弾性体に圧電素子などの電気−機
械エネルギー変換素子を貼りつけた振動体に該電気−機
械エネルギー変換素子に交流電圧を印加することにより
、該弾性体に進行性振動波を励起させ、表面粒子に楕円
運動を生ぜしめ、加圧接触した部材を回転運動させる振
動波モータは既に実用化され、商品に使用されている。

また、直線駆動用の振動波モータは、直線梁状の弾性体
の一端から振動を起こし、他端で吸収させることにより
、進行性振動波を起こし、直線駆動するものまた、閉ル
ープ形状の振動体を使用するものでは、前記リング状振
動体の接線力を利用するものや円弧部と直線部を有する
振動体の直線部に接触させて直線運動させる方法などが
提案されていた。

ここでは、閉ループ形状の振動体及び、それを用いた自
走式振動波モータを図に基づいて説明する。

第２図は、従来の円弧部と直線部を有する振動体１の一
例であり、等間隔な溝１ｃを有する弾性体１ａに、圧電
素子群１ｂが接合されている。

第４図（ａ）　、　（ｂ）は上記振動体を用いた自走式
振動波モータの一例を示す。１は振動体、９は振動体１
と摩擦接触するレール状の摩擦部材で、摩擦部材９は振
動絶縁材２（例えばフェルト）を介して加圧バネ３によ
って振動体１と圧接している。

６はくし面状の移動止めで、そのくし歯部６ａが基台８
上の摩擦部材９と接触していない部分の振動体１のスリ
ットに差し込まれており、該くし歯部６ａによりスリッ
トの底部に配置されたフェルト５を介して振動体１を支
持している。

振動体１は、移動止め６、加圧バネ３等を介して置載台
４に支持されており、置載台４は予定移動方向以外の変
位を拘束する拘束部材７によって支持されている。

［発明が解決しようとしているｉｆ！題コしかしながら
、上記従来例では、振動体１の振動のごく一部のみ駆動
に使用するため、効率が低く、また、振動体と相対運動
する被駆動体との接触が均一に当たりにくく、駆動力が
増減したり、局部的に摩耗する欠点もしくは、振動体１
及び被駆動体の接触面の平行出し及び均一加圧を行なう
ために、部品点数や調整時間の増加をまねくなどの欠点
をもっていた。

つまり、弾性体１上に形成される進行波の進行方向は、
対向する直線部において逆方向であるため、両直線部を
直線駆動に供することはできないのである。したがって
、一方の直線部のみしか駆動に供することができず、上
記した欠点が生じることになる。

本発明の目的は、上記した欠点を解消し、両直線部を同
時に直線駆動のために供することができる振動波モータ
を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明によれば
、少なくとも１組の平行な直線部を有する閉ループ形状
の振動体に該振動体の駆動周波数において、振動モード
が固定端一自由端振動の１次モードである突起群を一方
の直線部に設け、平行な他方の直線部には振動モードが
固定端一自由端振動の２次モードである突起群を設ける
ことにより、両直線部で偶力ではない一方向の力を発生
させ、両直線部で形成される平面で物体を直線駆動する
ことを可能とし、片当たりによる送り速度ムラや部分摩
耗などを防ぎ駆動力の増大を可能としたものである。

［実　施　例］ 以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。

第１図（ａ）は本発明による振動波モータの一実施例を
示す振動体１の斜視図である。

図中１は例えばステンレスやリン青銅からなる円弧部と
直線部を有する弾性体１ａの下面に、複数個に分極され
た２群の駆動用圧電素子を有し、弾性体１ａと同じ横断
面形状の圧電素子群１ｂを耐熱性のエポキシ樹脂系接着
剤などで固着した振動体である。また、弾性体１ａは、
基底部ｌａｏと、一方の直線部の上面に形成された複数
の突起からなる突起部第１群１８、及び他方の直線部の
上面に形成された複数の突起からなる突起部第２群１ａ
２よりなり、第２群１ａ２の各突起は第１群１ａＩの各
突起よりも周方向の厚みが薄くなっている。

また振動体１の駆動モードの共振周波数をｆｒ、突起部
第１群１ａ＋の固定端一自由端振動の１次モードの共振
周波数をｆｌｌ、突起部第２群１ａｚの固定端−自由端
振動の１次モードの共振周波数をｆ２１．２次モードの
共振周波数をｆ２２で表すと、その大小関係は、 ｆ、＜ｆ＋＋　　　　・・・条件　■ ｆ２＋＜ｆ、＜ｆ２２　　　・・・条件　■となってい
る。

ここで第１図（ｂ）のような突起の矢印方向の固定端−
自由端振動の共振周波数はおよそ（Ｅ：ヤング率　　ρ
：密度） で求まる。

このような振動体ｌを、共振周波数ｆ、付近の交流電圧
を印加して共振させ、進行性振動波を励起させると、振
動体１の各粒子は、楕円運動を起こし、突起部第１群１
ａ、は、前記条件■により第１図（Ｃ）のような１次モ
ードで振動し、基底部１ａｏと突起部第１群１ａ、の境
界の楕円運動とほぼ同位相で楕円運動をするが、突起部
第２群１ａ、は、前記条件■により第１図（ｄ）のよう
な２次モードで振動し、その先端の粒子は、基底部１８
゜と突起部第２群１ａ２の境界の楕円運動とほぼ１８０
°位相がずれた楕円運動をおこす、そのため双方の突起
群の先端で楕円運動の最高点では同一方向に運動してい
ることになる。

以下、本発明の振動体を用いた自走式振動波モータを図
示の実施例に基づいて説明する。

第３図においてｌａは、突起部第１群１ａ、と突起部第
２群ｌａ２を有する振動体で、圧電素子１ｂが接合され
ている。振動体ｌは、くし面状の移動止め６が突起部第
１群１ａ、または突起部第２群１ａ、の間の溝部にさし
こまれており、移動止め６のくし歯部により溝の底部に
配置されたフェルト５を介して置載台４に対して支持さ
れている。また置載台４はスラスト方向及び左右方向に
拘束するガイドレール７により拘束されている。また、
振動体１と基台８の接触面は、耐摩耗処理もしくは耐摩
耗材がコーティングされていて、振動体１はフェルト２
をはさんで板バネ３により基台８に適当な加圧で押圧さ
れている。

次にこの自走式撮動波モータを駆動した場合を説明する
。

圧電素子群１ｂにある周波数の交流電圧を印加すると、
振動体１に進行性振動波が生ずる。前述のように突起部
第１群１ａ、と突起部第２群ｌａ２の表面粒子は同方向
に運動するため、両突起部′ｉ４１群１ａ、と突起部第
２群１ａ、と基台８との摩擦力により置載台４などとと
もに振動体１は第３図の紙面の垂直方向に移動する。ま
た進行性振動波の向きを反対にすると、各粒子の楕円運
動も反転するため逆方向に移動する。このように進行性
振動波の向きを適宜反転させることで往復運動をさせる
ことができる。

次に本発明による振動体をもちいたシート搬送系を図に
基づいて説明する。

第５図は周方向の厚みの違う２つの突起群を有する振動
体を２ゲ対面押圧し、その間にはさんだ紙などのシート
状物体を搬送する装置の駆動部分の一実施例である。

振動体１は、基台８に移動止め６によりそれぞれフェル
トを介して支持されている。また相対する振動体１０は
上ｉ１２に同様に移動止め６によりフェルトを介して支
持されている。

そして、上３ｉｉ１２と基台８は斜行防止ガイド１１と
バネ性を有する部材１３により結合され、振動体１と振
動体１０は適当な加圧力で押圧される。また振動体１及
び振動体１０の前記条件■を満たす突起部第１群１ａ、
及び１０ａ１が相対し、条件■を満たす突起部第２群１
ａ２及び１０ａ２が相対している。

ここで、同方向に進行性振動波が起きるよう、振動体１
及び１０に夫々接合された圧電素子！ｂ及び１０ｂに同
一周波数の交流電圧を印加し、再振動体の振動の時間的
位相を適切に選び、再振動体の間にシート状物体１４（
例えば紙）を挟むと、シート状物体１４は振動体１及び
１０双方の突起部第１群１ａｌ、１０ａ、と突起部第２
群１ａ２．１０ａ２から同じ方向に力を受ける。ここで
、振動体夫々の突起部第１群と突起部第２群（ｌａ、と
ｌａ２．　ｌＯａ、と１ｏａｚ）の表面部の粒子速度は
一般に等しくないので、斜行防止ガイド１】につきあて
られることにより、直線的に駆動することができる。

［発明の効果］ 以上説明したように、振動波モータの振動体の平行な直
線部の一方に１次モードで振動する突起群を設けもう一
方に２次モードで振動する突起群を設けることにより、
両突起群の駆動力を同一方向に揃えることが可能となり
、直線部１つを使用するのに比べ、 １、同一振動体の平行な三直線部を使うため片当たりせ
ず、抑圧が容易である。

２、片当たりが起こらないため駆動力のムラ、速度ムラ
が少なく局部的な摩耗も起こらない。

３．２群で接触するため駆動力が得やすく、保持力も大
きい。

などの効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明による振動波モータの一実施例を
示す振動体の斜視図、第１図（ｂ）は、その突起を示し
た斜視図、第１図（ｃ）　、（ｄ）は夫々固定端一自由
端振動の１次と２次のモードでの振動状態を示す図、第
２図は従来の振動体の斜視図、第３図は、本発明の振動
体を用いた自走式振動波モータの断面図、第４図（ａ）
　、　（ｂ）は従来の振動体を用いた自走式振動波モー
タの断面図、平面図、第５図は本発明の振動体を用いた
、シート搬送系を示す断面図である。 １：振動体、　　　　１ａ：弾性体、 ｌｂ：圧電素子、　　　　ｌａｏ　：弾性体基底部、ｌ
ａ、　　：突起部第１群、１ａ２：突起部第２群、１ｃ
：突起部、　　　　２：フェルト、３：板バネ、　　　
　４：置載台、 ５：フェルト、　　　６：移動止め、 ６ａ：移動止めのくし歯、 ７：拘束部材、　　　８：基台、 ９：摩擦部材、　　　ｌＯ：振動体、 １０ａ、　：突起部第１群、１０ａ２　：突起部第２群
、１０ｂ：圧電素子、　　１１：斜行防止ガイド、１２
：上蓋、　　　　　１３：バネ性部材、１４：シート。 第１図 他４名 第 ２ 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電気−機械エネルギー変換素子が接合された弾性体
   からなる振動体の該電気−機械エネルギー変換素子に交
   流電圧を印加し、該振動体に進行性振動波を生ぜしめ、
   以って該振動体と、該振動体に加圧接触した部材を相対
   的に摩擦駆動させるようにした振動波モータにおいて、
   該振動体の形状が少なくとも一組以上の平行な直線部を
   有する閉ループ状であ り、一方の直線部の駆動面側に該振動体の駆動周波数に
   おいて、固定端−自由端振動の１次モードで振動する突
   起群を有し、もう一方の直線部の駆動面側には該周波数
   において固定端−自由端振動の２次モードで振動する突
   起群を有することを特徴とした振動波モー タ。