JPH0649118Y2 - 超音波リニアモータ - Google Patents
超音波リニアモータInfo
- Publication number
- JPH0649118Y2 JPH0649118Y2 JP4351489U JP4351489U JPH0649118Y2 JP H0649118 Y2 JPH0649118 Y2 JP H0649118Y2 JP 4351489 U JP4351489 U JP 4351489U JP 4351489 U JP4351489 U JP 4351489U JP H0649118 Y2 JPH0649118 Y2 JP H0649118Y2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- vibrating
- linear motor
- legs
- traveling
- 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.)
- Expired - Lifetime
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Description
【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、電子機器や精密機械における駆動源として
好適な超音波リニアモータに関する。
好適な超音波リニアモータに関する。
［従来の技術］ 近年、圧電セラミックスを素材とする圧電素子の超音波
振動を駆動源とした超音波モータが開発され、種々の機
器のアクチュエータとして利用されている。このような
超音波モータは、小型で高トルクが期待され、また、圧
電素子を用いるものにおいては、電磁波の発生がないの
で、一般の誘導モータに比較して電磁媒体等への影響が
ないという長所を有している。
振動を駆動源とした超音波モータが開発され、種々の機
器のアクチュエータとして利用されている。このような
超音波モータは、小型で高トルクが期待され、また、圧
電素子を用いるものにおいては、電磁波の発生がないの
で、一般の誘導モータに比較して電磁媒体等への影響が
ないという長所を有している。
この種の超音波モータとして、第５図および第６図に示
す超音波リニアモータがある。これらの図において、Ｒ
は平滑なレールであり、このレールＲの上面にはその長
手方向に沿って規定の幅を有する溝Raが形成されてい
る。このレールＲの溝Raには、超音波振動によって走行
する走行体Ｌが載置されている。
す超音波リニアモータがある。これらの図において、Ｒ
は平滑なレールであり、このレールＲの上面にはその長
手方向に沿って規定の幅を有する溝Raが形成されてい
る。このレールＲの溝Raには、超音波振動によって走行
する走行体Ｌが載置されている。
この走行体Ｌにおいて、1,2は互いに平行な脚部、３は
これらの脚部1,2の一端を連結する胴部である。これら
は、弾性材料を各部の断面がほぼ正方形でかつ全体をコ
字状に形成して振動体４を構成している。この振動体４
の角の部分は、脚部1,2および胴部３に対して45度の角
度を成すように面取りされており、その取付面５に圧電
素子（振動素子）6,7が接着剤などを用いて取り付けら
れている。
これらの脚部1,2の一端を連結する胴部である。これら
は、弾性材料を各部の断面がほぼ正方形でかつ全体をコ
字状に形成して振動体４を構成している。この振動体４
の角の部分は、脚部1,2および胴部３に対して45度の角
度を成すように面取りされており、その取付面５に圧電
素子（振動素子）6,7が接着剤などを用いて取り付けら
れている。
このような構成において、第1K圧電素子６に、Va＝Ｅ・
sinωｔ、第２の圧電素子７に、Vb＝Ｅ・cosωｔの交流
電圧を印加すると、圧電素子6,7の振動が取付面5,5を介
して振動体４の胴部３および脚部1,2に伝達され、それ
ぞれの軸線Ａ（図には脚部２の軸線のみ記入）に平行な
振動成分は縦振動を、軸線Ａに垂直な成分は撓み振動を
与える。そして、胴部３の縦振動および撓み振動と、脚
部1,2の縦振動および撓み振動とが合成されて、脚部1,2
の下端に楕円振動が生じ、この楕円振動がレールＲに伝
達されて走行体Ｌが一方向に直線運動を行う。
sinωｔ、第２の圧電素子７に、Vb＝Ｅ・cosωｔの交流
電圧を印加すると、圧電素子6,7の振動が取付面5,5を介
して振動体４の胴部３および脚部1,2に伝達され、それ
ぞれの軸線Ａ（図には脚部２の軸線のみ記入）に平行な
振動成分は縦振動を、軸線Ａに垂直な成分は撓み振動を
与える。そして、胴部３の縦振動および撓み振動と、脚
部1,2の縦振動および撓み振動とが合成されて、脚部1,2
の下端に楕円振動が生じ、この楕円振動がレールＲに伝
達されて走行体Ｌが一方向に直線運動を行う。
［考案が解決しようとする課題］ ところで、上述した超音波リニアモータにおいては、圧
電素子6,7が振動体４の脚部1,2よりも外側へ突出してい
る。このため振動体の前後の長さが大になり、小型化の
妨げとなる問題がある。
電素子6,7が振動体４の脚部1,2よりも外側へ突出してい
る。このため振動体の前後の長さが大になり、小型化の
妨げとなる問題がある。
この考案は、このような背景の下になされたもので、従
来のものより小型化を図ることができる超音波リニアモ
ータを提供することを目的とする。
来のものより小型化を図ることができる超音波リニアモ
ータを提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ この考案は、一対の脚部とこれらの脚部間を連結する胴
部とから成る振動体と、この振動体の胴部上面に進行方
向と直交するように形成された第1,第２のＶ字型溝と、
このＶ字型溝の面に取り付けられ、胴部と脚部とに振動
を付与する振動素子と、前記脚部の下端面が当接される
走行面を有する被駆動体とを具備することを特徴とす
る。
部とから成る振動体と、この振動体の胴部上面に進行方
向と直交するように形成された第1,第２のＶ字型溝と、
このＶ字型溝の面に取り付けられ、胴部と脚部とに振動
を付与する振動素子と、前記脚部の下端面が当接される
走行面を有する被駆動体とを具備することを特徴とす
る。
［作用］ この考案によれば、一対の脚部とこれらの脚部間を連結
する胴部とから成るコ字状の振動体の胴部上面に、２つ
のＶ字型溝が形成され、各々のＶ字型溝の面に振動素子
が取り付けられているので、振動体の前後から振動素子
が突出することがなくなる。
する胴部とから成るコ字状の振動体の胴部上面に、２つ
のＶ字型溝が形成され、各々のＶ字型溝の面に振動素子
が取り付けられているので、振動体の前後から振動素子
が突出することがなくなる。
［実施例］ 以下、図面を参照して、この考案の一実施例を説明す
る。第１図はこの考案の一実施例による超音波リニアモ
ータの構成を示す斜視図、第２図は側面図である。これ
らの図において、第５図の各部に対応する部分には同一
の符号が付してある。
る。第１図はこの考案の一実施例による超音波リニアモ
ータの構成を示す斜視図、第２図は側面図である。これ
らの図において、第５図の各部に対応する部分には同一
の符号が付してある。
第１図において、Ｒはレールであり、このレールＲの上
面にはその長手方向に沿って規定の幅を有する溝Raが形
成されており、このレールＲには走行体Laが載置されて
いる。
面にはその長手方向に沿って規定の幅を有する溝Raが形
成されており、このレールＲには走行体Laが載置されて
いる。
この走行体Laにおいて、1,2は互いに平行な脚部、３は
これら脚部1,2の一端を連結する胴部である。これら脚
部1,2と胴部３とは、断面がほぼ正方形で、かつ全体が
コ字状に形成されており、振動体４を構成している。こ
の振動体４の胴部３上面の中心と一端との間、および中
心と他端との間には、胴部３の左右を横切って、内角90
度のＶ字型状の溝が形成されており、この各溝面の内、
胴部３の中心に傾斜する各面5a,5bには圧電素子6,7が取
り付けられている。
これら脚部1,2の一端を連結する胴部である。これら脚
部1,2と胴部３とは、断面がほぼ正方形で、かつ全体が
コ字状に形成されており、振動体４を構成している。こ
の振動体４の胴部３上面の中心と一端との間、および中
心と他端との間には、胴部３の左右を横切って、内角90
度のＶ字型状の溝が形成されており、この各溝面の内、
胴部３の中心に傾斜する各面5a,5bには圧電素子6,7が取
り付けられている。
このような構成において、第１の圧電素子６に、Va＝Ｅ
・sinωｔ、第２の圧電素子７に、Vb＝Ｅ・cosωｔの交
流電圧を印加すると、圧電素子6,7の振動が溝面5a,5bを
介して振動体４の胴部３および脚部1,2に伝達され、こ
の脚部1,2の軸線に平行な振動成分は縦振動を、軸線に
垂直な成分は撓み振動を与え、これらの縦振動および撓
み振動が合成されて、脚部1,2の下端に楕円振動が生
じ、この振動がレールＲに伝達されて走行体Laが直線運
動を行う。
・sinωｔ、第２の圧電素子７に、Vb＝Ｅ・cosωｔの交
流電圧を印加すると、圧電素子6,7の振動が溝面5a,5bを
介して振動体４の胴部３および脚部1,2に伝達され、こ
の脚部1,2の軸線に平行な振動成分は縦振動を、軸線に
垂直な成分は撓み振動を与え、これらの縦振動および撓
み振動が合成されて、脚部1,2の下端に楕円振動が生
じ、この振動がレールＲに伝達されて走行体Laが直線運
動を行う。
次に、上記走行体Laの振動過程をFEM解析（有限要素法
を用いたコンピュータ解析）の結果に基づいて説明す
る。
を用いたコンピュータ解析）の結果に基づいて説明す
る。
第３図（イ）〜（ニ）は圧電素子6,7に、それぞれ位相
が90度異なる周波数131.4822KHzの交流電圧を印加した
ときの振動の過程を示すシミュレーション結果であり、
図中２点鎖線は走行体Laの原型を示す。この図に従っ
て、脚部1,2の下端部の動作を順次追っていくと、ま
ず、脚部１の下端部Pu,Pvは、（イ）に示すようにポイ
ントPu1，Pv1に移動し、次に、（ロ）に示すようにポイ
ントPu2，Pv2に移動し、次に、（ハ）に示すようにポイ
ントPu3，Pv3に移動し、次に、（ニ）に示すようにポイ
ントPu4，Pv4に移動する。そして、（イ）に示すポイン
トPu1，Pv1に戻り、以下この動作を繰り返す。また、脚
部２の下端部Pw,Pxは、上記同様に、ポイントPw1，P
x1、Pw2，Px2、Pw3，Px3、Pw4，Px4、Pw1，Px1…の順に
移動する。これらの下端部Pu,Pv,Pw,Pxの合成動作を第
４図に示す。この図に示すように、下端部Pu,Pv,Pw,Px
は、各々位相の異なる左回転の楕円振動の軌跡を描いて
いることがわかる。そして、この楕円振動がレールＲに
伝達されれば、走行体Laは第１図に示すように矢印Ｙ方
向に直線運動を行う。
が90度異なる周波数131.4822KHzの交流電圧を印加した
ときの振動の過程を示すシミュレーション結果であり、
図中２点鎖線は走行体Laの原型を示す。この図に従っ
て、脚部1,2の下端部の動作を順次追っていくと、ま
ず、脚部１の下端部Pu,Pvは、（イ）に示すようにポイ
ントPu1，Pv1に移動し、次に、（ロ）に示すようにポイ
ントPu2，Pv2に移動し、次に、（ハ）に示すようにポイ
ントPu3，Pv3に移動し、次に、（ニ）に示すようにポイ
ントPu4，Pv4に移動する。そして、（イ）に示すポイン
トPu1，Pv1に戻り、以下この動作を繰り返す。また、脚
部２の下端部Pw,Pxは、上記同様に、ポイントPw1，P
x1、Pw2，Px2、Pw3，Px3、Pw4，Px4、Pw1，Px1…の順に
移動する。これらの下端部Pu,Pv,Pw,Pxの合成動作を第
４図に示す。この図に示すように、下端部Pu,Pv,Pw,Px
は、各々位相の異なる左回転の楕円振動の軌跡を描いて
いることがわかる。そして、この楕円振動がレールＲに
伝達されれば、走行体Laは第１図に示すように矢印Ｙ方
向に直線運動を行う。
［考案の効果］ 以上説明したように、この考案によれば、一対の脚部と
これらの脚部間を連結する胴部とから成る振動体と、こ
の振動体の胴部上面に進行方向と直交するように形成さ
れた第1,第２のＶ字型溝と、このＶ字型溝の面に取り付
けられ、胴部と脚部とに振動を付与する振動素子と、前
記脚部の下端面が当接される走行面を有する被駆動体と
を設けたので、振動素子が振動体の脚部よりも前後へ突
出することがなくなり、これによって、振動体の前後の
幅を最小限に押さえることができる。従って、超音波リ
ニアモータの小型化を図ることができる効果がある。
これらの脚部間を連結する胴部とから成る振動体と、こ
の振動体の胴部上面に進行方向と直交するように形成さ
れた第1,第２のＶ字型溝と、このＶ字型溝の面に取り付
けられ、胴部と脚部とに振動を付与する振動素子と、前
記脚部の下端面が当接される走行面を有する被駆動体と
を設けたので、振動素子が振動体の脚部よりも前後へ突
出することがなくなり、これによって、振動体の前後の
幅を最小限に押さえることができる。従って、超音波リ
ニアモータの小型化を図ることができる効果がある。
第１図はこの考案の一実施例による超音波リニアモータ
の構成を示す斜視図、第２図は同実施例の側面図、第３
図および第４図は同実施例による走行体Laの振動過程を
シミュレーションによって解析した結果を示す図、第５
図は従来の超音波リニアモータの構成を示す斜視図、第
６図は同従来例の側面図である。 1,2……脚部、３……胴部、４……振動体、6,7……振動
素子、Ｒ……レール（被駆動体）。
の構成を示す斜視図、第２図は同実施例の側面図、第３
図および第４図は同実施例による走行体Laの振動過程を
シミュレーションによって解析した結果を示す図、第５
図は従来の超音波リニアモータの構成を示す斜視図、第
６図は同従来例の側面図である。 1,2……脚部、３……胴部、４……振動体、6,7……振動
素子、Ｒ……レール（被駆動体）。
Claims (1)
- 【請求項１】一対の脚部とこれらの脚部間を連結する胴
部とから成る振動体と、この振動体の胴部上面に進行方
向と直交するように形成された第1,第２のＶ字型溝と、
このＶ字型溝の面に取り付けられ、胴部と脚部とに振動
を付与する振動素子と、前記脚部の下端面が当接される
走行面を有する被駆動体とを具備することを特徴とする
超音波リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351489U JPH0649118Y2 (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 超音波リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4351489U JPH0649118Y2 (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 超音波リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02136487U JPH02136487U (ja) | 1990-11-14 |
| JPH0649118Y2 true JPH0649118Y2 (ja) | 1994-12-12 |
Family
ID=31555987
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4351489U Expired - Lifetime JPH0649118Y2 (ja) | 1989-04-13 | 1989-04-13 | 超音波リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0649118Y2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2518657Y2 (ja) * | 1990-11-22 | 1996-11-27 | アルプス電気株式会社 | 超音波リニアモータ |
-
1989
- 1989-04-13 JP JP4351489U patent/JPH0649118Y2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02136487U (ja) | 1990-11-14 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |