JPH04265671A - 超音波リニアスライド機構 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、圧電セラミック振動
子、特に筒型の圧電セラミック振動子を使用したリニア
スライド機構に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例を図６に基づいて説明する。この
事例は、定在波型超音波モーターを示すものでランジュ
バン型振動子５０に取り付けた振動片５１の先端に、ロ
ーター５２面を少し傾斜して接触させている。それによ
って、振動片５１が長さ方向に往復運動すると、ロータ
ー５２の円周方向に生じる分力によってローター５２を
回転させるものである。

【０００３】さらに、図７は移動体６０の一端に圧電素
子６１を固定し、この圧電素子６１の急速変形に伴う反
作用を利用してしゃくとり虫式に行う事例である。すな
わち、移動体６０に圧電素子６１を介して慣性体６２を
取り付け、案内面６３に移動体６０を摩擦力で保持する
構造を有している。移動体６０は、案内面６３上に置か
れて摩擦力で保持されている。そして、移動体６０の一
端に結合された圧電素子６１の印加電圧パターンを制御
することで慣性体６２に適当な加速度を与え、その反作
用によって移動体６０の微小距離、例えばμｍオーダー
の移動を得るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前記従来例は、リニア
スライドではなく、また振動片とローターの接点で摩耗
が生じやすいという課題があり、実用化には至っていな
いという課題がある。また、第２の従来例は、移動距離
がｎｍからμｍの範囲であり、微小距離の移動のみに用
途が限定されるという問題点がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、筒型を呈する
圧電セラミックスの中心筒内に弾性体を配設し、該弾性
体の内壁に傾斜した接触片を具備する多数の突起に摩擦
係合される移動体を配設したことを特徴とする超音波リ
ニアスライド機構である。

【０００６】

【発明の作用】本願発明は、筒型の圧電セラミックスの
上下面に設けた電極に電界を印加するとその印加電圧パ
ターンによって制御される振動が発生する超音波振動子
を利用したリニアスライド機構である。すなわち、前記
電極に電界を印加すると、長さ方向と幅方向の横効果お
よび厚み方向の縦効果による共振が得られるが、本願発
明では、圧電セラミックスを径方向に振動させることに
より圧電セラミックスの透孔内に配置した弾性体を同様
に径方向に振動させ、その突起を軸方向に振動させて、
それと摩擦接合している移動体を直線移動（リニアスラ
イド）させる。

【０００７】

【実施例】本願発明を図示の一実施例に基づいて説明す
る。図１は、本願発明のリニアスライド機構１を示すも
ので、平面円形を呈し中央に透孔２を有する筒型圧電セ
ラミックス３の透孔２内に弾性体４を配設する。この筒
型圧電セラミックス３は、一例として酸化ジルコン、酸
化チタンおよび酸化鉛の粉末原料に適当な添加物を微量
加え、加圧機で成形し、１２００℃前後で焼成すること
によって得られるジルコン・チタン酸鉛セラミックス（
ＰＺＴセラミックス）などの使用をするがそれに限定す
るものではない。

【０００８】また、前記弾性体４は、金属、天然ゴムま
たは合成ゴムなどのゴム、ＡＢＳ樹脂などの硬質プラス
チックあるいは炭素繊維やガラス繊維の積層体または金
属との複合体などで耐摩耗性に優れた材質を適宜使用す
る。

【０００９】そして、上記弾性体４は、圧電セラミック
ス３の透孔２内に一体に固定し、特に次述の移動体５を
スライドする突起６を内壁面に配設している。移動体５
は、金属または前記弾性体と同様の材質で構成している
。前記突起６は、移動体５と接触する箇所を若干下方に
傾斜して方向性を持たせている。

【００１０】さらに、圧電セラミックス３に電界を印加
するための電極を厚さ方向の上下に接続し、それぞれ上
部電極７、下部電極８を形成し、それを図示省略の駆動
回路に接続している。

【００１１】図３は、上記実施例と同様のものをスペー
サを介して上下に配置した事例であって、特に前記突起
６の傾斜が対称的になるように配置して、上下何れか一
方の圧電セラミックスの電極に電界を印加すると前記と
同様の作用によっていずれかの傾斜の向きの方向に移動
体を可動するものである。

【００１２】また、図４および図５は、本願発明の他の
実施例を示すものであって、図４は一対の圧電セラミッ
クスを上下２段に配置し、しかも、突起を前記弾性体の
位置ではなく、圧電セラミックスの外周に固定している
。そして、弾性体の上下端部に移動体の外周に摩擦接合
によって移動体を軸支する前記突起を上下対称に配設し
ている。

【００１３】図５は、前記移動体の外周に傾斜した突起
を上下方向に亘って配設した実施例であって、筒型圧電
セラミックスの中心筒内に配設した弾性体の透孔２２内
には何も施していないものである。

【００１４】図４に示す実施例は、筒型の圧電セラミッ
クスに電極を介して電界を印加すると、径方向の振動が
発生し、その振動が弾性体に伝達して、突起の傾斜方向
との分力によって送り方向に移動体を直線移動させる。 図において、上側の電極を架電すると下方に、下側の電
極を架電すると上方に移動体を送る大きなトルクが得ら
れるものである。

【００１５】

【発明の効果】本願発明は、前述のように極めてコンパ
クトでありながら超音波振動子の特徴である省電力高ト
ルクを利用したリニアスライド機構であり、しかもスラ
イド時でも静音であり、例えば、アクチュエータのよう
な駆動機構への採用を可能にしている。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の作動状態を説明する断面図。

【図２】同上斜視図。

【図３】同上第２の実施例を示す断面図。

【図４】同上第３の実施例を示す断面図。

【図５】同上第４の実施例の一部を示す断面図。

【図６】第１の従来例を示す説明図。

【図７】第２の従来例を示す説明図。

【符号の説明】

１…リニアスライド機構、２…透孔、３…筒型圧電セラ
ミックス４…弾性体、５…移動体、６…突起、７…上部
電極、８…下部電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】筒型を呈する圧電セラミックスの中心筒内
   に弾性体を配設し、該弾性体の内壁に傾斜した接触片を
   具備する多数の突起に摩擦接合で軸支される移動体を配
   設したことを特徴とする超音波リニアスライド機構。