JPH06101941B2

JPH06101941B2 - リニア駆動モ−タ

Info

Publication number: JPH06101941B2
Application number: JP61107200A
Authority: JP
Inventors: 克己藤本
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1986-05-09
Filing date: 1986-05-09
Publication date: 1994-12-12
Anticipated expiration: 2009-12-12
Also published as: JPS62262676A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、被駆動部材を直線的に移動させるリニア駆
動モータに関し、特に圧電振動子を用いて構成されたリ
ニア駆動モータに関する。

［従来の技術］圧電振動子を用いた従来のリニア駆動モータの一例を第
２図に示す。ここでは、図示の矢印の方向に先端が振動
する圧電振動子1,2上にレール３が取付けられている。
レール３は、圧電振動子１を励振させることにより撓め
られ、このレール３上に発生した振動を圧電振動子２で
吸収するように構成し、それによってレール３上に進行
波が発生される。よって、レール３上に被駆動物を載置
すれば、該進行波により被駆動物がレール３の長手方向
に沿って直線的に移動される。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、第２図に示したリニア駆動モータでは、
２個の圧電振動子1,2およびレール３と比較的多数の構
成部品を必要とし、かつ圧電振動子1,2を同期させる構
成をさらに必要とする。

また、変換効率を高めるには、振幅を大きくすなわち圧
電振動子1,2をより低い周波数で振動させる必要があ
る。その結果、装置全体をかなり大きくしなければなら
なくなる。

よって、この発明の目的は、比較的簡単な構造で効率良
く被駆動部材を直線的に移動させ得るリニア駆動モータ
を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］この発明のリニア駆動モータでは、所定距離を隔てて対
向された１対の自由端を有し、該自由端が振動して自由
端間に挿入された被駆動部材に当接を繰返すことにより
被駆動部材を直線的に移動させるスプリットリング状の
駆動部材と、駆動部材を振動させる圧電振動手段とが備えられてい
る。

［作用］この発明では、被駆動部材は、駆動部材の１対の自由端
間に挿入される。駆動部材はスプリットリング状である
ため、１対の自由端には、後述する第３図に示すよう
に、互いに近接・離隔する方向とこの方向に交差する方
向との合成方向の振動が与えられる。そして、該自由端
が振動して自由端間に挿入された被駆動部材に当接を繰
返すことにより被駆動部材を直線的に移動されるように
構成されている。そして、この駆動部材は、圧電振動手
段により振動させられるように構成されている。

よって第２図に示したリニア駆動モータの場合のように
進行波を発生させる必要がないため、２個の圧電振動子
を必要としない。また、進行波により被駆動部材を直線
的に移動させるものでなく、１対の自由端の当接により
移動させるものであるため、被駆動部材と大きな面積で
接触される必要はなく、したがって装置全体をかなり小
型に構成することができる。のみならず、変換効率を高
めようとして振幅を大きくした場合であっても、自由端
の当接により被駆動部材が移動されるものであるため、
装置を大型にする必要もない。

［実施例の説明］この発明の一実施例のリニア駆動モータを示す。

ここでは、所定距離を隔てて対向された１対の自由端1
1,12を有する駆動部材13が用いられている。この実施例
では、駆動部材13はスプリットリングで構成されてい
る。駆動部材13の内面には同じくスプリットリング状の
圧電振動子14が固定されている。15…18は支持部材を示
し、圧電振動子14のノードに一端が固定されている。第
１図からわかるように、圧電振動子14、ひいては駆動部
材13には、ノードが２箇所存在している。この支持部材
15…18は図示しないケース等の固定部材に固定されるも
のである。

圧電振動子14の具体的な構成は後述するが、この実施例
では圧電振動子14の振動により駆動部材13も振動し、そ
の結果自由端11,12が互いに近接・離隔する方向とこれ
に交差する方向との合成方向に振動されるように構成さ
れている。

よって、自由端11,12間に挿入された振動部材19は、自
由端11,12が繰返し当接することにより図示の矢印の方
向に直線的に移動される。なお、この実施例では被駆動
部材19をリニア駆動モータの自由端11,12と反対側方向
まで移動させることを可能とするために、圧電振動子14
および駆動部材13を貫く窓部14aが形成されている。し
たがって、被駆動部材19が後方に配置されたローラ21,2
2方向に移動されるように構成されている。

次に、上述のような自由端11,12の振動を可能とする圧
電振動子14の構成につき説明する。本願発明者は、有限
要素法によりスプリットリングの振動モードを解析し
た。その結果スプリットリングを用いてスプリットリン
グの１対の自由端を振動させて被駆動部材を直線的に移
動させるには、第３図に示すように自由端11,12を一点
鎖線Ａで示す状態から実線Ｂで示す状態になるように振
動させればよいことを見出した。すなわち、スプリット
リングの自由端11,12を、互いに近接・離隔させる方向
とこれに交差する方向との合成方向に往復運動させるこ
とにより、自由端11,12に被駆動部材を摩擦接触させれ
ば被駆動部材を移動させ得ることを見出した。

さらに、第３図に一点鎖線Ａおよび実線Ｂで示したよう
に自由端11,12を振動させるには、圧電振動子でスプリ
ットリングを構成する場合には第４図に示す電荷分布と
なるように構成すればよいことを見出した。なお、第４
図においては、等電位点を線で結んでおり、＋および−
で示されているように、周方向に沿って、かつ内周側と
外周側とで交互に逆極性となるように電荷が分布されね
ばならないことがわかる。もっとも、単純に圧電体をス
プリットリングとしただけでは、第４図に示した各電荷
は相互に相殺され、第３図に示すような振動を得ること
はできない。よって、スプリットリング上の圧電振動子
を用いて第３図の振動を実現するには、圧電振動子の分
極方法を工夫しなければならい。

第５図〜第８図は、上述のような振動を可能とする圧電
振動子の分極例を示す各斜視図である。第５図および第
６図は縦効果すなわちd₃₁方向の変位を利用するもので
あり、各圧電振動子31,41は厚み方向に分極処理されて
いる（圧電振動子41では矢印の方向に分極されてい
る。）。もっとも、第５図の圧電振動子31では、周方向
に隣り合う領域のみならず、内周側と外周側との間でも
極性が逆となるように分極処理等されている。また、第
６図に示した圧電振動子41では、圧電振動子41の外側に
金属環42が固定されている。

他方、第７図および第８図に示した圧電振動子51,61
は、横効果すなわちd₃₃方向の変位を利用するものであ
り、各圧電振動子51,61は厚み方向に対して直交するよ
うに（図示の矢印で示す方向）に分極処理されている。
ここでも、周方向に沿って隣り合う領域が逆方向に分極
処理されている。また、第７図に示した圧電振動子51で
は圧電振動子51の外周に金属環52が貼付けられている。

上記した第５図〜第８図に示した各圧電振動子31…61を
用いれば、それぞれの自由端を互いに近接・離隔させる
方向とこれに交差する方向との合成方向に振動させるこ
とができる。

第１図に戻り、この実施例のリニア駆動モータでは、圧
電振動子14として、上記した圧電振動子31…61のいずれ
を用いることも可能である。もっとも、第６図および第
７図に示した圧電振動子41,51を用いれば、金属環42,52
により駆動部材13を構成することができる。よって、別
体の駆動部材13を必要としない。

第１図に示した実施例では、圧電振動手段もまたスプリ
ットリング状に形成されていたが、圧電振動手段は、ス
プリットリング状の駆動部を振動させるように連結され
てさえおればよい。

すなわち、第９図に斜視図で示すように、自由端71,72
を有するスプリットリング状の駆動部材73の自由端71,7
2と逆の側に図示の矢印の方向に振動する圧電振動手段
としての圧電振動子76を固定することによっても、自由
端71,72を第３図に示したように振動させることができ
る。ここでは、圧電振動子76は、厚み縦振動モードで振
動するように構成されているが、他の振動モードで振動
するものであってもよい。

第１図実施例および第９図実施例では、いずれも駆動部
材がそれだけでスプリットリングを構成していたが、第
10図に示すように駆動部材は複数の部材からなるもので
あってもよい。すなわち、第10図では、別体のリング半
体83a,83bの一端を所定距離を隔てて配置して自由端81,
82としている。各リング半体83a,83bの他方端は、厚み
縦振動モードで振動する圧電振動子86a,86bを挾持する
ようにボルト87で相互に固定されている。ここでは、リ
ング半体83a,圧電振動子86a,86bおよびリング半体83bが
一体となってスプリットリングを構成している。

第１図に示した実施例のリニア駆動モータでは、被駆動
部材19は図示の矢印の方向に移動される。すなわち一方
向のみに移動されるものである。これに対して、第11図
に示すように、第１図に示したリニア駆動モータ10を２
個用いかつ相互に逆方向に配置してリンク部材91により
連結することにより、被駆動部材19を矢印X,Yの双方向
に移動させることができる。よって、第１図実施例のリ
ニア駆動モータを２個用いることにより双方向性のリニ
ア駆動モータとし得ることがわかる。

［発明の効果］この発明では、長尺状ステータに進行波を発生させて被
駆動部材を直線的に移動させるものではなく、圧電振動
手段を利用して、スプリットリング状の駆動部材の１対
の自由端を互いに近接・離隔させる方向とこれに交差す
る方向との合成方向に振動させ、該自由端を被駆動部材
に繰返し当接させることにより直線的に移動させるもの
であるため、比較的簡単な構成で大きな駆動力を与える
ことができるリニア駆動モータを構成することができ
る。のみならず、変換効率を高めるために振幅を大きく
した場合であっても、長尺状ステータを用いるものでな
いため、装置全体が大型化することもない。

この発明のリニア駆動モータは剛性を有するスライダを
被駆動部材とすることはもちろん、たとえば紙のような
軟らかい材料をも被駆動部材として移動させることがで
き、たとえばプリンタまたは複写機等の紙送り機構に用
いることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例のリニア駆動モータの概
略斜視図である。第２図は、従来のリニア駆動モータの
一例を示す模式図である。第３図は、第１図に示した実
施例の圧電振動子の振動モードを説明するための図であ
る。第４図は、第３図に示した振動モードを実現するた
めの電荷分布を示す図である。第５図〜第８図は、それ
ぞれ、第１図実施例の圧電振動子として利用し得る分極
処理が施された各圧電振動子を示す斜視図である。第９
図は、この発明の他の実施例を示す斜視図であり、第10
図はこの発明のさらに他の実施例を示す斜視図である。
第11図は、第１図実施例のリニア駆動モータを複数用い
て構成された双方向性リニア駆動モータを説明するため
の側面図である。図において、11,12は自由端、13は駆動部材、14は圧電
手段としての圧電振動子、19は被駆動部材を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定距離を隔てて対向された１対の自由端
を有し、該自由端が振動して該自由端間に挿入された被
駆動部材に当接を繰返すことにより被駆動部材を直線的
に移動させるスプリットリング状の駆動部材と、前記駆動部材を振動させる圧電振動手段とを備える、リ
ニア駆動モータ。
【請求項２】前記駆動部材が圧電振動子で構成されてお
り、前記圧電振動手段をも兼ねる、特許請求の範囲第１
項記載のリニア駆動モータ。
【請求項３】前記圧電振動手段は、前記駆動部材を振動
させるように、駆動部材に連結された圧電振動子であ
る、特許請求の範囲第１項記載のリニア駆動モータ。