JPH08154386A - 弾性表面波アクチュエータ - Google Patents

弾性表面波アクチュエータ

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Publication number
JPH08154386A
JPH08154386A JP6319277A JP31927794A JPH08154386A JP H08154386 A JPH08154386 A JP H08154386A JP 6319277 A JP6319277 A JP 6319277A JP 31927794 A JP31927794 A JP 31927794A JP H08154386 A JPH08154386 A JP H08154386A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
surface acoustic
acoustic wave
actuator
drivers
solid medium
Prior art date
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Pending
Application number
JP6319277A
Other languages
English (en)
Inventor
Makoto Gonda
誠 権田
Hajime Hatano
甫 羽田野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuroda Denki KK
Original Assignee
Kuroda Denki KK
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Filing date
Publication date
Application filed by Kuroda Denki KK filed Critical Kuroda Denki KK
Priority to JP6319277A priority Critical patent/JPH08154386A/ja
Publication of JPH08154386A publication Critical patent/JPH08154386A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性表面波アクチュエータの小型化、応答性
の向上を図り且つ実用化を容易にする。 【構成】 断面の外周が弾性表面(レーリー波)の波長
の1.5倍以上の曲率半径を有する曲線、直線によって
形成される蒲鉾状の固体媒体と、当該外周面上に配置し
た1組若しくは2組以上の弾性表面波駆動器によって構
成され、上記の弾性表面波駆動器間の間隔を弾性表面波
の波長λのほぼN/2倍(Nは整数)に設定して、各
々の弾性表面波駆動器にほぼ同一位相(Nは偶数)又は
逆相(Nは奇数)の交流電圧を印加することによって、
蒲鉾状の固体媒体の外周面に沿った弾性表面波の定在波
を励振する。また上記間隔を弾性表面波の波長λのほ
ぼ(N/2+1/4)倍(Nは整数)に設定して、各々
の弾性表面波駆動器に互いに位相がほぼ90°ずれた交
流電圧を印加し、弾性表面波の進行波を励振する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えば超音波モータ
ーや超音波リニアモーター等の駆動源に用いる弾性表面
波アクチュエータ、並びに当該弾性表面波アクチュエー
タを用いた超音波モーターと超音波リニアモーターに関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の超音波モーターや超音波リニアモ
ーター等の駆動源には、例えば金属や圧電体の屈曲振動
あるいは捩り振動が用いられてきた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし上述した例えば
金属や圧電体の屈曲振動あるいは捩り振動を用いた駆動
源では、高周波数で動作させることが困難なため小型化
及び応答特性の高速化を図ることが難しく、またその機
械的支持は振動の節に限られるため実用上の障害となっ
ていた。この発明はこれらの問題点を解決する例えば超
音波モーターや超音波リニアモーター等の駆動源に用い
る、弾性表面波(レーリー波)アクチュエータ、並びに
当該弾性表面波アクチュエータを用いた超音波モーター
と超音波リニアモーターを提供せんとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めの本発明の弾性表面波アクチュエータは、断面の外周
が弾性表面波の波長の1.5倍以上の曲率半径を有する
曲線、あるいは及び直線によって形成される蒲鉾状の固
体媒体と、当該外周面上に配置した1組若しくは2組以
上の弾性表面波駆動器によって構成されることを特徴と
している。
【0005】また本発明の弾性表面波アクチュエータ
は、上記の2組以上の弾性表面波駆動器の外周に沿った
間隔を弾性表面波の波長λのほぼN/2倍(Nは整
数)に設定して、各々の弾性表面波駆動器にほぼ同一位
相の交流電圧を印加することによって、蒲鉾状の固体媒
体の外周面に沿った弾性表面波の定在波を励振すること
を特徴としている。
【0006】また本発明の弾性表面波アクチュエータ
は、上記の2組以上の弾性表面波駆動器間の外周に沿っ
た間隔を弾性表面波の波長λのほぼ(N/2+1/
4)倍(Nは整数)に設定して、各々の弾性表面波駆動
器に互いに位相がほぼ90°ずれた交流電圧を印加する
ことによって、蒲鉾状の固体媒体の外周面に沿った弾性
表面波の進行波を励振することを特徴としている。
【0007】また本発明の弾性表面波アクチュエータ
は、上記の固体媒体が圧電性材料で、上記弾性表面波駆
動器が交差指電極によって構成される弾性表面波発生素
子であることを特徴としている。
【0008】また本発明の弾性表面波アクチュエータ
は、2個若しくは3個以上の上記の弾性表面波アクチュ
エータを、弾性表面波の波面が互いに交差するように組
み合わせ、2次元の操作を可能としたことを特徴として
いる。
【0009】また本発明の紙送り装置は、上記の弾性表
面波アクチュエータと、加圧ローラーを組み合わせたこ
とを特徴としている。
【0010】本発明の超音波モーターは、弾性表面波ア
クチュエータと中心軸の回りに回転する円盤、及びこの
円盤の側面若しくは外周面と当該弾性表面波アクチュエ
ータの外周面を互いに加圧接触するための手段によって
構成されることを特徴としている。
【0011】本発明の超音波リニアモーターは、上記の
弾性表面波アクチュエータとスライダー、及びこのスラ
イダーと当該弾性表面波アクチュエータの外周面を互い
に加圧接触するための手段によって構成されることを特
徴としている。
【0012】
【作用】本発明においては、固体媒体の表面に沿って伝
搬する弾性表面波(レーリー波)の振動変位振幅が、固
体媒体の表面からの深さとともに急激に減少する現象を
利用しており、表面から弾性表面波の波長λのほぼ
1.5倍の深さに於ける変位振幅は、表面の10分の1
程度にまで減少しており、蒲鉾状の固体媒体の側面にお
いて、その外周から例えば弾性表面波の波長λのほぼ
1.5倍以上離れた内側を強固に固定支持しても、蒲鉾
状の固体媒体の外周面に沿って励振される弾性表面波に
及ぼす影響は軽微である。
【0013】またさらに、固体媒体の表面に沿って伝搬
する弾性表面波は、その表面が伝搬方向に屈面を呈して
いても、その曲率半径が大きい場合には平面の場合と同
様に伝搬する現象を利用しているので、曲率半径が弾性
表面波の波長λのほぼ1.5倍になると透過率は0.
9以上になっており、蒲鉾状の固体媒体の断面の外周
が、弾性表面波の波長の例えば1.5倍以上の曲率半径
を有する曲線、あるいは及び直線によって形成される様
にすることによって、蒲鉾状の固体媒体の外周面に沿っ
て弾性表面波の定在波若しくは進行波を励振することが
可能になる。
【0014】
【実施例】本発明は、固体媒体の表面に沿って伝搬する
弾性表面波(レーリー波)の振動変位振幅が、固体媒体
の表面からの深さとともに急激に減少する現象を利用し
ている。即ち図9は、表面波の振動変位振幅を縦軸に、
固体媒体の表面からの深さを横軸にして両者の関係を表
した一例であり、表面から弾性表面波の波長λのほぼ
1.5倍の深さに於ける変位振幅は、表面の10分の1
程度にまで減少している。従って蒲鉾状の固体媒体の側
面において、その外周から例えば弾性表面波の波長λ
のほぼ1.5倍以上離れた内側を強固に固定支持して
も、蒲鉾状の固体媒体の外周面に沿って励振される弾性
表面波に及ぼす影響は軽微であるという特徴を有するに
至っている。
【0015】また本発明は、固体媒体の表面に沿って伝
搬する弾性表面波は、その表面が伝搬方向に屈面を呈し
ていても、その曲率半径が大きい場合には平面の場合と
同様に伝搬する現象を利用している。即ち図10は、弾
性表面波の進行方向に曲面を呈している固体媒体表面の
曲率半径を横軸に、弾性表面波の透過率を縦軸にして両
者の関係を表した一例であり、曲率半径が弾性表面波の
波長λのほぼ1.5倍になると透過率は0.9以上に
なっている。従って、蒲鉾状の固体媒体の断面の外周
が、弾性表面波の波長の例えば1.5倍以上の曲率半径
を有する曲線、あるいは及び直線によって形成される様
にすることによって、蒲鉾状の固体媒体の外周面に沿っ
て弾性表面波の定在波若しくは進行波を励振することが
可能になるという特徴を有するに至っている。
【0016】上記弾性表面波の現象を利用したアクチュ
エータについて以下説明すると、図1はアルミニューム
その他の材料よりなる固体媒体1の片面に圧電振動子な
どからなる弾性表面波の駆動器2を付設したもので、媒
体1は側面視で前後両端が、駆動器2から発生される表
面波(レーリー波)の波長λの約1.5倍以上の曲率
半径γをなすアールに形成され、中央部上下面が平行な
直線状の平面をなしており、平面視で前後方向の長方形
の蒲鉾状をなしている。駆動器2は図示するように媒体
1の上部表面の左右幅と同一長をなし、所の前後間隔L
を介して前後2個が一対をなして付設されているが、媒
体1のサイズ等に応じて同一間隔で複数組付設してもよ
い。
【0017】上記機構により、媒体1には駆動器2から
の弾性表面波がアール面を通って底面に伝搬し、載置表
面との間に摩擦作動が生じ、媒体1は伝搬方向とは逆方
向に駆動進行する。
【0018】図2(A)は、上記駆動器2の平面上の前
後間隔Lを駆動器2が発振する弾性表面波の波長λ
略N/2倍(Nは整数)に設定した場合のアクチュエー
タを示し、それぞれの駆動器2に略同一位相(Nは偶
数)又は逆相(Nは奇数)の交流電圧を印加することに
より、蒲鉾状の媒体1の外周面に沿った弾性表面波の定
在波を励振するものである。同図(B)は、複数組の駆
動器2を設置した場合の例を示し、略組数に応じた出力
が得られる。3は駆動器2の交流電源である。これらの
構成により、媒体1は従来構造の約2倍の出力で進行作
動する。
【0019】図3に示す例では、上記の2組以上の弾性
表面波駆動器2間の外周に沿った間隔Lを弾性表面波の
波長λのほぼ(N/2+1/4)倍(Nは整数)に設
定して、各々の弾性表面波駆動器2に互いに位相がほぼ
90°ずれた交流電圧を印加することによって、蒲鉾状
の固体媒体1の外周面に沿った弾性表面波の進行波を励
振するものであり、電圧のかけ方により前後進いずれの
駆動も可能である。
【0020】図4は上記の固体媒体1を圧電性材料で形
成し、上記弾性表面波駆動器2が交差指電極2a,2b
によって構成される弾性表面波発生素子とした例を示
し、この例では通電の方向により前後の進方向と自由に
切り換えることが可能である。
【0021】図5は上記各実施例の弾性表面波アクチュ
エータを、2個若しくは3個以上弾性表面波の波面が互
いに交差するように組み合わせ2次元の操作を可能とし
た例を示し、この例では各アクチュエータの交差方向に
対応して、前後進の進行又は駆動方向を選択することが
でき、各方向の媒体1が交差した部分のみが駆動面とし
て接地又は接触するように下面に突出した状態とするこ
とが望ましい。
【0022】図6は上記図1〜図4に示す弾性表面波ア
クチュエータと、加圧ローラー4を組み合わせた場合の
例を示し、この例では媒体1の駆動面1aに加圧ローラ
ー4をスプリング6により弾力的に押圧転接し、駆動面
1aとローラー4との間に紙等のシート状の搬送物7を
挿入することにより、アクチュエータをフィーダとして
利用したものである。
【0023】図7は、上記図1〜図4に記載の弾性表面
波アクチュエータと中心軸8の回りに回転する円盤9、
及びこの円盤9の側面若しくは外周面と当該弾性表面波
アクチュエータの媒体1の駆動面1aを互いに加圧接触
することにより、円盤9を介して軸8を駆動するモータ
ーの例を示したものである。
【0024】図8は、上記図1〜図5に記載の弾性表面
波アクチュエータとプレート状のスライダー11、及び
このスライダー11と当該弾性表面波アクチュエータを
互いに加圧接触するための手段(図示しない)によって
構成される搬送装置の例を示している。
【0025】
【発明の効果】以上のように構成される本発明によれ
ば、従来の金属や圧電体の屈曲振動又は捩り振動を用い
たもの等に比して、高周波数で作動させることが容易に
可能となり、小型化及び応答性の高速化が実現できるほ
か、アクチュエータの機械的支持位置の選択範囲が拡大
し、アクチュエータの実用化が容易になるという利点を
生じるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】アクチュエータの斜視図。
【図2】(A)は第2実施例を示すアクチュエータの側
面図、(B)は同じく部分側面図。
【図3】アクチュエータの第3実施例を示す側面図。
【図4】(A)は同じく第4実施例を示す側面図、
(B)は同平面図。
【図5】同じく第5実施例を示す斜視図。
【図6】上記アクチュエータを利用した紙送り装置側面
図。
【図7】同じく超音波リニアモーターの側面図。
【図8】同じく他の例を示す超音波リニアモーターの側
面図。
【図9】弾性表面波の振動変位幅と固体媒体表面からの
深さの関係を示すグラフ。
【図10】固体媒体表面の曲率半径と弾性表面波の透過
率の関係を示すグラフ。
【符号の説明】
1 固体媒体 2 弾性表面波駆動器 2a,2b 交差指電極 3 交流電源 4 ローラー 8 軸 9 円盤 11 スライダー

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 断面の外周が弾性表面(レーリー波)の
    波長の1.5倍以上の曲率半径を有する曲線、あるいは
    及び直線によって形成される蒲鉾状の固体媒体と、当該
    外周面上に配置した1組若しくは2組以上の弾性表面波
    駆動器によって構成されることを特徴とする弾性表面波
    アクチュエータ。
  2. 【請求項2】 上記の2組以上の弾性表面波駆動器間の
    外周に沿った間隔を弾性表面波の波長λのほぼN/2
    倍(Nは整数)に設定して、各々の弾性表面波駆動器に
    ほぼ同一位相(Nは偶数)又は逆相(Nは奇数)の交流
    電圧を印加することによって、蒲鉾状の固体媒体の外周
    面に沿った弾性表面波の定在波を励振することを特徴と
    する請求項1に記載の弾性表面波アクチュエータ。
  3. 【請求項3】 上記の2組以上の弾性表面波駆動器間の
    外周に沿った間隔を弾性表面波の波長λのほぼ(N/
    2+1/4)倍(Nは整数)に設定して、各々の弾性表
    面波駆動器に互いに位相がほぼ90°ずれた交流電圧を
    印加することによって、蒲鉾状の固体媒体の外周面に沿
    った弾性表面波の進行波を励振することを特徴とする請
    求項1に記載の弾性表面波アクチュエータ。
  4. 【請求項4】 上記の固体媒体が圧電性材料で、上記弾
    性表面波駆動器が交差指電極によって構成される弾性表
    面波発生素子であることを特徴とする請求項1又は2又
    は3に記載の弾性表面波アクチュエータ。
  5. 【請求項5】 2個若しくは3個以上の上記請求項1又
    は2又は3又は4に記載の弾性表面波アクチュエータ
    を、弾性表面波の波面が互いに交差するように組み合わ
    せ2次元の操作を可能としたことを特徴とする弾性表面
    波アクチュエータ。
  6. 【請求項6】 上記請求項1又は2又は3又は4に記載
    の弾性表面波アクチュエータと、加圧ローラーを組み合
    わせたことを特徴とする紙送り装置。
  7. 【請求項7】 上記請求項1又は2又は3又は4に記載
    の弾性表面波アクチュエータと中心軸の回りに回転する
    円盤、及びこの円盤の側面若しくは外周面と当該弾性表
    面波アクチュエータを互いに加圧接触するための手段に
    よって構成されることを特徴とする超音波モーター。
  8. 【請求項8】 上記請求項1又は2又は3又は4に記載
    の弾性表面波アクチュエータとスライダー、及びこのス
    ライダーと当該弾性表面波アクチュエータを互いに加圧
    接触するための手段によって構成されることを特徴とす
    る超音波リニアモーター。
JP6319277A 1994-11-28 1994-11-28 弾性表面波アクチュエータ Pending JPH08154386A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6285113B1 (en) 1999-07-26 2001-09-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Surface acoustic wave actuator, and magnetic disk device and optical disk device using the same
JP2007053890A (ja) * 2005-07-19 2007-03-01 Matsushita Electric Works Ltd 弾性表面波アクチュエータ
KR101319129B1 (ko) * 2009-11-04 2013-10-17 코니카 미놀타 어드밴스드 레이어즈 인코포레이티드 구동 기구 및 그것을 사용한 촬상 장치

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6285113B1 (en) 1999-07-26 2001-09-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Surface acoustic wave actuator, and magnetic disk device and optical disk device using the same
JP2007053890A (ja) * 2005-07-19 2007-03-01 Matsushita Electric Works Ltd 弾性表面波アクチュエータ
KR101319129B1 (ko) * 2009-11-04 2013-10-17 코니카 미놀타 어드밴스드 레이어즈 인코포레이티드 구동 기구 및 그것을 사용한 촬상 장치

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