JPH05168258A - 超音波リニアモータ - Google Patents
超音波リニアモータInfo
- Publication number
- JPH05168258A JPH05168258A JP3352201A JP35220191A JPH05168258A JP H05168258 A JPH05168258 A JP H05168258A JP 3352201 A JP3352201 A JP 3352201A JP 35220191 A JP35220191 A JP 35220191A JP H05168258 A JPH05168258 A JP H05168258A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- linear motor
- metal block
- ultrasonic linear
- driven shaft
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 構造簡単にして生産性が良く、しかも、安定
した性能を得ることができる超音波リニアモータを提供
することにある。 【構造】 ネジ棒１両端に互いに重量の異なる固定用２
と振動用３の金属ブロックをネジ嵌合させ、ネジ嵌合し
た両金属ブロック２，３間に、圧電素子４を互いに絶縁
した圧接状態で通電可能に取り付け、前記ネジ棒１の軸
心方向に貫通形成した通し孔に被駆動シャフト７を軸心
方向移動可能に挿入し、かつ、振動用金属ブロック３の
一端に、積層圧電素子体１０を軸直角方向に伸縮して前
記被駆動シャフト７を保持・解除制御可能に取り付けた
超音波リニアモータ１３。
した性能を得ることができる超音波リニアモータを提供
することにある。 【構造】 ネジ棒１両端に互いに重量の異なる固定用２
と振動用３の金属ブロックをネジ嵌合させ、ネジ嵌合し
た両金属ブロック２，３間に、圧電素子４を互いに絶縁
した圧接状態で通電可能に取り付け、前記ネジ棒１の軸
心方向に貫通形成した通し孔に被駆動シャフト７を軸心
方向移動可能に挿入し、かつ、振動用金属ブロック３の
一端に、積層圧電素子体１０を軸直角方向に伸縮して前
記被駆動シャフト７を保持・解除制御可能に取り付けた
超音波リニアモータ１３。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動を駆動源と
するリニアモータに関するものである。
するリニアモータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のボルト締めランジュバン
型振動子を使用した超音波モータとして、縦振動の半波
長共振及び捩じれ振動の１波長共振、又は、縦振動の１
波長共振及び捩じれ振動の３／２波長共振、或いは、縦
振動の１波長共振及び捩じれ振動の２波長共振をそれぞ
れ組合せ、ボルト締めランジュバン型振動子の単面から
楕円振動を取り出すようにしたものが知られている。
型振動子を使用した超音波モータとして、縦振動の半波
長共振及び捩じれ振動の１波長共振、又は、縦振動の１
波長共振及び捩じれ振動の３／２波長共振、或いは、縦
振動の１波長共振及び捩じれ振動の２波長共振をそれぞ
れ組合せ、ボルト締めランジュバン型振動子の単面から
楕円振動を取り出すようにしたものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなボ
ルト締めランジュバン型振動子では、振動子の固定が意
外と難しく、固定がうまく行かないと振動が抑えられて
しまって動作せず、又、振動子に対する移動体の組合
せ、即ち、振動子の端面に移動体を接触させる必要があ
るものの、移動体の移動を妨げずに移動体を振動子の端
面に圧接しなければならないことから、この圧接方法も
難しく、その結果、超音波リニアモータの生産には相当
の手間とコストを要すると言う欠点があった。
ルト締めランジュバン型振動子では、振動子の固定が意
外と難しく、固定がうまく行かないと振動が抑えられて
しまって動作せず、又、振動子に対する移動体の組合
せ、即ち、振動子の端面に移動体を接触させる必要があ
るものの、移動体の移動を妨げずに移動体を振動子の端
面に圧接しなければならないことから、この圧接方法も
難しく、その結果、超音波リニアモータの生産には相当
の手間とコストを要すると言う欠点があった。
【０００４】そこで本発明の目的は、構造簡単にして生
産性が良く、しかも、安定した性能を得ることができる
超音波リニアモータを提供することにある。
産性が良く、しかも、安定した性能を得ることができる
超音波リニアモータを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、ネジ棒
両端に互いに重量の異なる固定用と振動用の金属ブロッ
クをネジ嵌合させ、ネジ嵌合した両金属ブロック間に、
圧電素子を互いに絶縁した圧接状態で通電可能に取り付
け、前記ネジ棒の軸心方向に貫通形成した通し孔に被駆
動シャフトを軸心方向移動可能に挿入し、かつ、振動用
金属ブロックの一端に、積層圧電素子体を軸直角方向に
伸縮して前記被駆動シャフトを保持・解除制御可能に取
り付けた超音波リニアモータにある。又、このように圧
電素子を挟んで固定用金属ブロックと振動用金属ブロッ
クをネジ棒でネジ嵌合させたステータを、積層圧電素子
体を挟んで軸心上に一体に配列し、かつ、両ステータの
ネジ棒に形成された通し孔に共通の被駆動シャフトを挿
入することもできる。
両端に互いに重量の異なる固定用と振動用の金属ブロッ
クをネジ嵌合させ、ネジ嵌合した両金属ブロック間に、
圧電素子を互いに絶縁した圧接状態で通電可能に取り付
け、前記ネジ棒の軸心方向に貫通形成した通し孔に被駆
動シャフトを軸心方向移動可能に挿入し、かつ、振動用
金属ブロックの一端に、積層圧電素子体を軸直角方向に
伸縮して前記被駆動シャフトを保持・解除制御可能に取
り付けた超音波リニアモータにある。又、このように圧
電素子を挟んで固定用金属ブロックと振動用金属ブロッ
クをネジ棒でネジ嵌合させたステータを、積層圧電素子
体を挟んで軸心上に一体に配列し、かつ、両ステータの
ネジ棒に形成された通し孔に共通の被駆動シャフトを挿
入することもできる。
【０００６】
【作用】このように構成された超音波リニアモータ、例
えば積層圧電素子体を挟んで２個のステータを一体に配
列した超音波リニアモータにおいて、両ステータの圧電
素子に互いに逆相の電圧を印加すると、両ステータの振
動用金属ブロックに同方向の振れが生ずる。従って、振
動用金属ブロックが左右一方に振れているときのみ積層
圧電素子体に通電して被駆動シャフトを保持すると、被
駆動シャフトは保持されている期間のみ振動用金属ブロ
ックとともに移動し、この制御を続けることによって被
駆動シャフトを左右一方方向に適宜移動させることがで
きる。
えば積層圧電素子体を挟んで２個のステータを一体に配
列した超音波リニアモータにおいて、両ステータの圧電
素子に互いに逆相の電圧を印加すると、両ステータの振
動用金属ブロックに同方向の振れが生ずる。従って、振
動用金属ブロックが左右一方に振れているときのみ積層
圧電素子体に通電して被駆動シャフトを保持すると、被
駆動シャフトは保持されている期間のみ振動用金属ブロ
ックとともに移動し、この制御を続けることによって被
駆動シャフトを左右一方方向に適宜移動させることがで
きる。
【０００７】
【発明の効果】このように、本発明は、移動体の被駆動
シャフトの支持がネジ棒に貫通形成した通し孔と積層圧
電素子体と言う簡単で安定した構造の上、リニアモータ
の固定も固定用金属ブロックを介して簡単に行うことが
でき、これによって、超音波リニアモータの構造を簡単
にして生産性を良くした状態で、しかも、安定した性能
を得ることができる効果がある。
シャフトの支持がネジ棒に貫通形成した通し孔と積層圧
電素子体と言う簡単で安定した構造の上、リニアモータ
の固定も固定用金属ブロックを介して簡単に行うことが
でき、これによって、超音波リニアモータの構造を簡単
にして生産性を良くした状態で、しかも、安定した性能
を得ることができる効果がある。
【０００８】
【実施例】次に、本発明の一実施例の構成を図面によっ
て説明する。図１〜図３に示すように、ネジ棒１の両端
には、互いに重量の異なる固定用金属ブロック２と振動
用金属ブロック３がネジ嵌合され、ネジ嵌合した両金属
ブロック２、３間には、圧電素子４が図示省略絶縁材を
介して互いに絶縁された圧接状態で電極５を介して通電
可能に取り付けられている。ネジ棒１の軸心に貫通形成
した通し孔６には、移動体としての被駆動シャフト７が
軸心方向移動可能に挿入され、かつ、振動用金属ブロッ
ク３の一端には、圧電素子８をリング状抑えブロック９
内において被駆動シャフト７の軸直角方向十文字状に積
み重ねた積層圧電素子体１０が軸直角方向に伸縮して被
駆動シャフト７を保持・解除制御可能にボルト１１を介
して取り付けられている。
て説明する。図１〜図３に示すように、ネジ棒１の両端
には、互いに重量の異なる固定用金属ブロック２と振動
用金属ブロック３がネジ嵌合され、ネジ嵌合した両金属
ブロック２、３間には、圧電素子４が図示省略絶縁材を
介して互いに絶縁された圧接状態で電極５を介して通電
可能に取り付けられている。ネジ棒１の軸心に貫通形成
した通し孔６には、移動体としての被駆動シャフト７が
軸心方向移動可能に挿入され、かつ、振動用金属ブロッ
ク３の一端には、圧電素子８をリング状抑えブロック９
内において被駆動シャフト７の軸直角方向十文字状に積
み重ねた積層圧電素子体１０が軸直角方向に伸縮して被
駆動シャフト７を保持・解除制御可能にボルト１１を介
して取り付けられている。
【０００９】このように構成された単体の超音波リニア
モータを単体で或いは被駆動シャフト７を共通にして複
数個直列に配列して使用するが、本実施例においては２
個直列に配列している。即ち、圧電素子４を挟んで固定
用金属ブロック２と振動用金属ブロック３をネジ棒１で
ネジ嵌合させたステータ１２を積層圧電素子体１０を挟
んで軸心上に一体に配列し、かつ、両ステータ１２のネ
ジ棒１に形成された通し孔６に共通の被駆動シャフト７
を挿入して超音波リニアモータ１３を構成している。
モータを単体で或いは被駆動シャフト７を共通にして複
数個直列に配列して使用するが、本実施例においては２
個直列に配列している。即ち、圧電素子４を挟んで固定
用金属ブロック２と振動用金属ブロック３をネジ棒１で
ネジ嵌合させたステータ１２を積層圧電素子体１０を挟
んで軸心上に一体に配列し、かつ、両ステータ１２のネ
ジ棒１に形成された通し孔６に共通の被駆動シャフト７
を挿入して超音波リニアモータ１３を構成している。
【００１０】次に、本実施例の作用を図４に従って説明
する。このように構成された超音波リニアモータ１３、
この場合、積層圧電素子体１０を挟んで２個のステータ
１２を一体に配列した超音波リニアモータ１３におい
て、両ステータ１２の圧電素子４に互いに逆相の電圧を
印加すると、両ステータ１２の振動用金属ブロック３に
同方向の振れが生ずる。即ち、各ステータ１２の固定用
金属ブロック２を図示省略フレーム等に固定した状態に
おいて、各ブロック２、３に挟まれた圧電素子４は、駆
動したとき隣のステータ１２の圧電素子４と反対の伸縮
をするように分極方向を逆にするか、或いは、逆相の電
圧をかけるようにしてあり、本実施例の場合、逆相の電
圧を印加するようにしてある。
する。このように構成された超音波リニアモータ１３、
この場合、積層圧電素子体１０を挟んで２個のステータ
１２を一体に配列した超音波リニアモータ１３におい
て、両ステータ１２の圧電素子４に互いに逆相の電圧を
印加すると、両ステータ１２の振動用金属ブロック３に
同方向の振れが生ずる。即ち、各ステータ１２の固定用
金属ブロック２を図示省略フレーム等に固定した状態に
おいて、各ブロック２、３に挟まれた圧電素子４は、駆
動したとき隣のステータ１２の圧電素子４と反対の伸縮
をするように分極方向を逆にするか、或いは、逆相の電
圧をかけるようにしてあり、本実施例の場合、逆相の電
圧を印加するようにしてある。
【００１１】従って、この超音波リニアモータ１３を図
４の（ｆ）に示す交流電圧で駆動すると、図４の（ａ）
から（ｂ）のように、一方の圧電素子４は縮み、他方の
圧電素子４は伸びて、振動用金属ブロック３と積層圧電
素子体１０のリング状抑えブロック９の位置が移動し、
このときリング状抑えブロック９についている圧電素子
８を駆動して被駆動シャフト７を積層圧電素子体１０に
固定し、この状態で図４の（ｂ）の状態から（ｃ）の状
態まで被駆動シャフト７を固定すると、交流電圧の次の
半サイクルで図４の（ｄ）に示すように反対電位にな
り、図４の（ｂ）とは反対方向に圧電素子４は伸縮し、
振動用金属ブロック３と積層圧電素子体１０のリング状
抑えブロック９とも図４の（ｂ）とは反対方向に移動す
る。そこで、この図４の（ｄ）に示す時点で、積層圧電
素子体１０の圧電素子８の駆動を停止して被駆動シャフ
ト７の固定を解除すると、積層圧電素子体１０に保持さ
れた被駆動シャフト７は図４の（ａ）に示す矢印方向に
移動するとともに、前記動作を繰り返すことによって被
駆動シャフト７を図４の（ａ）に示す矢印方向に連続的
に移動させることができる。
４の（ｆ）に示す交流電圧で駆動すると、図４の（ａ）
から（ｂ）のように、一方の圧電素子４は縮み、他方の
圧電素子４は伸びて、振動用金属ブロック３と積層圧電
素子体１０のリング状抑えブロック９の位置が移動し、
このときリング状抑えブロック９についている圧電素子
８を駆動して被駆動シャフト７を積層圧電素子体１０に
固定し、この状態で図４の（ｂ）の状態から（ｃ）の状
態まで被駆動シャフト７を固定すると、交流電圧の次の
半サイクルで図４の（ｄ）に示すように反対電位にな
り、図４の（ｂ）とは反対方向に圧電素子４は伸縮し、
振動用金属ブロック３と積層圧電素子体１０のリング状
抑えブロック９とも図４の（ｂ）とは反対方向に移動す
る。そこで、この図４の（ｄ）に示す時点で、積層圧電
素子体１０の圧電素子８の駆動を停止して被駆動シャフ
ト７の固定を解除すると、積層圧電素子体１０に保持さ
れた被駆動シャフト７は図４の（ａ）に示す矢印方向に
移動するとともに、前記動作を繰り返すことによって被
駆動シャフト７を図４の（ａ）に示す矢印方向に連続的
に移動させることができる。
【００１２】次に、積層圧電素子体１０の駆動タイミン
グを図４の（ｄ）の状態で駆動し、図４の（ｅ）＝
（ａ）の状態を経て図４の（ｂ）の状態で停止させる
と、被駆動シャフト７は図４の（ａ）に示す反矢印方向
に移動する。従って、振動用金属ブロック３が左右一方
に振れているときから左右他方に振れている一方向のみ
積層圧電素子体１０を通電して被駆動シャフト７を保持
すると、被駆動シャフト７は保持されている期間のみ振
動用金属ブロック３及び積層圧電素子体１０とともに移
動し、この制御を続けることによって被駆動シャフトを
左右一方方向に適宜移動させることができる。
グを図４の（ｄ）の状態で駆動し、図４の（ｅ）＝
（ａ）の状態を経て図４の（ｂ）の状態で停止させる
と、被駆動シャフト７は図４の（ａ）に示す反矢印方向
に移動する。従って、振動用金属ブロック３が左右一方
に振れているときから左右他方に振れている一方向のみ
積層圧電素子体１０を通電して被駆動シャフト７を保持
すると、被駆動シャフト７は保持されている期間のみ振
動用金属ブロック３及び積層圧電素子体１０とともに移
動し、この制御を続けることによって被駆動シャフトを
左右一方方向に適宜移動させることができる。
【００１３】なお、図５は、固定用金属ブロック２と振
動用金属ブロック３との間に電極５を介して通電可能な
圧電素子４を挟んでネジ棒１で一体に圧接し、ネジ棒１
に貫通形成した通し孔６に被駆動シャフト７を軸心方向
移動可能に挿入し、かつ、振動用金属ブロック３の一端
に、被駆動シャフト７を保持・解除制御するための積層
圧電素子体１０と更に追加の固定用金属ブロック１４を
取り付けた単体の超音波リニアモータ１５を示し、図６
は、圧電素子４を挟んで固定用金属ブロック２と振動用
金属ブロック３をネジ棒１でネジ嵌合させたステータ１
２を、積層圧電素子体１０を挟んで軸心上に一体に複数
個、この場合、３個配列し、かつ、両ステータ１２のネ
ジ棒１に形成された通し孔６に共通の被駆動シャフト７
を挿入した超音波リニアモータ１６を示す。
動用金属ブロック３との間に電極５を介して通電可能な
圧電素子４を挟んでネジ棒１で一体に圧接し、ネジ棒１
に貫通形成した通し孔６に被駆動シャフト７を軸心方向
移動可能に挿入し、かつ、振動用金属ブロック３の一端
に、被駆動シャフト７を保持・解除制御するための積層
圧電素子体１０と更に追加の固定用金属ブロック１４を
取り付けた単体の超音波リニアモータ１５を示し、図６
は、圧電素子４を挟んで固定用金属ブロック２と振動用
金属ブロック３をネジ棒１でネジ嵌合させたステータ１
２を、積層圧電素子体１０を挟んで軸心上に一体に複数
個、この場合、３個配列し、かつ、両ステータ１２のネ
ジ棒１に形成された通し孔６に共通の被駆動シャフト７
を挿入した超音波リニアモータ１６を示す。
【００１４】このように形成された超音波リニアモータ
１３、１５、１６の場合、少なくとも両側の２個の固定
用金属ブロック２、１４を固定できるため、超音波リニ
アモータ１３、１５、１６の固定が容易である他、被駆
動シャフト７の取り付けがネジ棒１に貫通形成した通し
孔６に通すのみで、特別の装置を必要としないため極め
て容易で、しかも、共振モードを用いれば被駆動シャフ
ト７の移動スピードを速くすることができ、非共振モー
ドを用いれば被駆動シャフト７の位置決め精度を上げる
ことができ、更に、超音波リニアモータ１３、１５、１
６の固定と被駆動シャフト７の取り付けに特別の装置が
不要なこともあって、超音波リニアモータ１３、１５、
１６を小形にすることができる等の効果がある。
１３、１５、１６の場合、少なくとも両側の２個の固定
用金属ブロック２、１４を固定できるため、超音波リニ
アモータ１３、１５、１６の固定が容易である他、被駆
動シャフト７の取り付けがネジ棒１に貫通形成した通し
孔６に通すのみで、特別の装置を必要としないため極め
て容易で、しかも、共振モードを用いれば被駆動シャフ
ト７の移動スピードを速くすることができ、非共振モー
ドを用いれば被駆動シャフト７の位置決め精度を上げる
ことができ、更に、超音波リニアモータ１３、１５、１
６の固定と被駆動シャフト７の取り付けに特別の装置が
不要なこともあって、超音波リニアモータ１３、１５、
１６を小形にすることができる等の効果がある。
【００１５】なお、上記実施例で圧電素子４は２個１組
で示したが、１個１組もしくは３個以上の複数個１組の
積層型であっても良い。
で示したが、１個１組もしくは３個以上の複数個１組の
積層型であっても良い。
【図１】超音波リニアモータ１３の破断側面図である。
【図２】超音波リニアモータ１３の図１Ａ−Ａ線断面図
である。
である。
【図３】超音波リニアモータ１３の要部詳細図である。
【図４】超音波リニアモータ１３の動作説明図である。
【図５】超音波リニアモータ１５の破断側面図である。
【図６】超音波リニアモータ１６の破断側面図である。
１ ネジ棒 ２ 固定用金属ブロック ３ 振動用金属ブロック ４ 圧電素子 ５ 電極 ６ 通し孔 ７ 被駆動シャフト ８ 圧電素子 ９ リング状抑えブロック １０ 積層圧電素子体 １１ ボルト １２ ステータ １３ 超音波リニアモータ １４ 固定用金属ブロック １５ 超音波リニアモータ １６ 超音波リニアモータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 泰信 愛知県豊橋市大岩町字小山塚20番地 本多 電子株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 ネジ棒両端に互いに重量の異なる固定用
と振動用の金属ブロックをネジ嵌合させ、ネジ嵌合した
両金属ブロック間に、圧電素子を互いに絶縁した圧接状
態で通電可能に取り付け、前記ネジ棒の軸心方向に貫通
形成した通し孔に被駆動シャフトを軸心方向移動可能に
挿入し、かつ、振動用金属ブロックの一端に、積層圧電
素子体を軸直角方向に伸縮して前記被駆動シャフトを保
持・解除制御可能に取り付けることを特徴とする超音波
リニアモータ。 - 【請求項２】 圧電素子を挟んで固定用金属ブロックと
振動用金属ブロックをネジ棒でネジ嵌合させたステータ
を積層圧電素子体を挟んで軸心上に一体に配列し、か
つ、両ステータのネジ棒に形成された通し孔に共通の被
駆動シャフトを挿入することを特徴とする請求項１に記
載の超音波リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3352201A JPH05168258A (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 超音波リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3352201A JPH05168258A (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 超音波リニアモータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05168258A true JPH05168258A (ja) | 1993-07-02 |
Family
ID=18422460
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3352201A Pending JPH05168258A (ja) | 1991-12-12 | 1991-12-12 | 超音波リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05168258A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008134914A1 (fr) * | 2007-05-08 | 2008-11-13 | Tsinghua University | Dispositif d'entraînement linéaire |
| CN103117675A (zh) * | 2013-03-16 | 2013-05-22 | 哈尔滨工业大学 | 多振子组合式超声振子激励的大推力精密定位超声电机 |
| CN105765853A (zh) * | 2013-11-27 | 2016-07-13 | 株式会社村田制作所 | 驱动装置 |
| CN112290824A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-29 | 南京航空航天大学 | 一种具有大推力的螺纹式压电直线作动器及其工作方法 |
-
1991
- 1991-12-12 JP JP3352201A patent/JPH05168258A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2008134914A1 (fr) * | 2007-05-08 | 2008-11-13 | Tsinghua University | Dispositif d'entraînement linéaire |
| CN103117675A (zh) * | 2013-03-16 | 2013-05-22 | 哈尔滨工业大学 | 多振子组合式超声振子激励的大推力精密定位超声电机 |
| CN103117675B (zh) * | 2013-03-16 | 2015-11-25 | 哈尔滨工业大学 | 多振子组合式超声振子激励的大推力精密定位超声电机 |
| CN105765853A (zh) * | 2013-11-27 | 2016-07-13 | 株式会社村田制作所 | 驱动装置 |
| CN112290824A (zh) * | 2020-09-14 | 2021-01-29 | 南京航空航天大学 | 一种具有大推力的螺纹式压电直线作动器及其工作方法 |
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