JPH08182356A

JPH08182356A - Ultrasonic motor

Info

Publication number: JPH08182356A
Application number: JP6324183A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Narisawa; 努成沢; Kenichi Muramatsu; 研一村松
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1994-12-27
Publication date: 1996-07-12

Abstract

PURPOSE: To easily decide the direction of the relative motion between two moving members of an ultrasonic motor without deteriorating the driving efficiency of the ultrasonic motor. CONSTITUTION: An ultrasonic motor is provided with an elastic body 10 having driving power fetching sections 10b and 10c for causing relative motions between two moving members in its platy main body section 10a and piezoelectric elements 2 and 3 which make the elastic body generate composite vibrations of flexural motions and longitudinal vibrations and the driving power fetching sections 10b and 10c are provided with a guide section 10d which decides the driving direction of the elastic body 10.

Description

Detailed Description of the Invention

【０００１】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、板状弾性体に楕円運動
を発生させて駆動力を得る超音波モータに関し、特に、
縦振動モードと屈曲振動モードを２相駆動する超音波モ
ータに関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic motor for generating a driving force by generating an elliptical motion in a plate-like elastic body, and more particularly,
The present invention relates to an ultrasonic motor that drives a longitudinal vibration mode and a bending vibration mode in two phases.

【０００２】[0002]

【従来の技術】図８は、リニア型超音波モータの従来例
を示す図である。従来のリニア型超音波モータは、棒状
弾性体１０１の一端側に加振用の変成器１０２が配置さ
れ、他端側に制振用の変成器１０３が配置されている。
各変成器１０２，１０３には、振動子１０２ａ，１０３
ａが接合されている。加振用の振動子１０２ａに発振器
１０２ｂから交流電圧を印加して棒状弾性体１０１を振
動させ、この振動が棒状弾性体１０１を伝播することに
より進行波となる。この進行波により、棒状弾性体１０
１に加圧接触された移動体１０４が駆動される。2. Description of the Related Art FIG. 8 is a diagram showing a conventional example of a linear ultrasonic motor. In a conventional linear ultrasonic motor, a vibrating transformer 102 is arranged on one end side of a rod-shaped elastic body 101 and a vibrating transformer 103 is arranged on the other end side.
Each of the transformers 102, 103 includes a vibrator 102a, 103
a is joined. An alternating voltage is applied from the oscillator 102b to the vibrator 102a for vibration to vibrate the rod-shaped elastic body 101, and this vibration propagates through the rod-shaped elastic body 101 to become a traveling wave. Due to this traveling wave, the rod-shaped elastic body 10
The moving body 104 that is brought into pressure contact with 1 is driven.

【０００３】一方、棒状弾性体１０１の振動は、制振用
の変成器１０３を通じて振動子１０３ａに伝えられ、こ
の振動子１０３ａによって振動エネルギーが電気エネル
ギーに変換される。この振動子１０３ａに接続された負
荷１０３ｂにより電気エネルギーを消費することにより
振動を吸収する。この制振用の変成器１０３により、棒
状弾性体１０１の端面の反射を抑制して、棒状弾性体１
０１の固有モードの定在波の発生を防いでいる。On the other hand, the vibration of the rod-shaped elastic body 101 is transmitted to the vibrator 103a through the vibration damping transformer 103, and the vibrator 103a converts the vibration energy into electric energy. The load 103b connected to the vibrator 103a consumes the electric energy to absorb the vibration. This vibration damping transformer 103 suppresses the reflection of the end surface of the rod-shaped elastic body 101, and the rod-shaped elastic body 1
The generation of standing waves of 01 eigenmodes is prevented.

【０００４】図８のリニア型超音波モータは、移動体１
０４の移動範囲だけ、棒状弾性体１０１の長さが必要で
あり、その棒状弾性体１０１の全体を加振しなければな
らず、装置が大型化するとともに、固有モードの定在波
の発生を防止するために、制振用の変成器１０３などが
必要となる、という問題があった。The linear type ultrasonic motor shown in FIG.
The length of the rod-shaped elastic body 101 is required only for the moving range of 04, and the whole of the rod-shaped elastic body 101 has to be vibrated, so that the device becomes large and the standing wave of the eigenmode is generated. In order to prevent this, there has been a problem that the vibration damping transformer 103 and the like are required.

【０００５】このような問題を解決するために、自走式
の超音波モータが種々提案されており、例えば、「第５
回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文
集」の「２２２光ピックアップ移動を目的とした圧電
リニアモータ」に記載されている「異形縮退縦Ｌ１−屈
曲Ｂ４モード・平板モータ」が知られている。In order to solve such problems, various self-propelled ultrasonic motors have been proposed.
The "degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor" described in "222 Piezoelectric linear motor for moving optical pickup" in "Proceedings of Dynamics Symposium on Electromagnetic Force" is known.

【０００６】図６は、異形縮退縦Ｌ１−屈曲Ｂ４モード
・平板モータの従来例を示す模式図であって、図６
（Ａ）は正面図、図６（Ｂ）は側面図、図６（Ｃ）は平
面図である。弾性体１は、矩形平板状の基礎部１ａと、
その基礎部１ａの一方の面に形成された突起部１ｂ，１
ｃとから構成されている。圧電素子２，３は、弾性体１
の基礎部１ａの他方の面に貼付され、縦振動Ｌ１モード
と屈曲振動Ｂ４モードを発生させる素子である。弾性体
１の突起部１ｂ，１ｃは、基礎部１ａに発生する屈曲振
動Ｂ４モードの腹の位置に設けられており、相対運動部
材（不図示）に押し付けられる。FIG. 6 is a schematic diagram showing a conventional example of a modified degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor.
6A is a front view, FIG. 6B is a side view, and FIG. 6C is a plan view. The elastic body 1 includes a rectangular flat plate-shaped base portion 1a,
Protrusions 1b, 1 formed on one surface of the base 1a
and c. The piezoelectric elements 2 and 3 are elastic bodies 1.
Is an element that is attached to the other surface of the base portion 1a to generate a longitudinal vibration L1 mode and a bending vibration B4 mode. The protrusions 1b and 1c of the elastic body 1 are provided at antinodes of the bending vibration B4 mode generated in the base portion 1a, and are pressed against a relative motion member (not shown).

【０００７】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した図６
のモータは、駆動時に、相対運動部材との相対移動の方
向を決定する構造がなかった。また、この方向を決定す
るために、モータ自体をむやみに拘束してしまうと、超
音波モータの振動を阻害して、駆動効率が低下するおそ
れがあった。However, as shown in FIG.
The motor has no structure for determining the direction of relative movement with the relative motion member when driven. Further, if the motor itself is unnecessarily restrained in order to determine this direction, the vibration of the ultrasonic motor may be hindered and the driving efficiency may be reduced.

【０００８】本発明の目的は、駆動効率を低下させるこ
となく、相対移動の方向を簡単に決定することができる
超音波モータを提供することである。An object of the present invention is to provide an ultrasonic motor capable of easily determining the direction of relative movement without lowering driving efficiency.

【０００９】[0009]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、板状の本体部に、相対運動部材
との間で相対運動を行なうための駆動力取出部を有する
弾性体と、前記弾性体に接合され、その弾性体に屈曲振
動と縦振動との複合振動を発生させる電気機械変換素子
とを含む超音波モータであって、前記弾性体の駆動力取
出部には、駆動方向を決定するガイド部（１０ｄ，２０
ｄ，３０ｄ，４０ｄ，５０ｄ）が設られていることを特
徴としている。In order to solve the above-mentioned problems, the invention of claim 1 has a plate-shaped main body portion with a driving force take-out portion for performing relative movement with a relative movement member. An ultrasonic motor including an elastic body and an electromechanical conversion element that is joined to the elastic body and that causes the elastic body to generate a combined vibration of bending vibration and longitudinal vibration, wherein a driving force extracting portion of the elastic body is provided. Is a guide part (10d, 20
d, 30d, 40d, 50d) are provided.

【００１０】請求項２の発明は、請求項１に記載の超音
波モータにおいて、前記弾性体は、そのガイド部の形状
が前記相対運動部材のガイド部の形状に対応した形状で
あることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to the first aspect, the shape of the guide portion of the elastic body corresponds to the shape of the guide portion of the relative motion member. I am trying.

【００１１】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載の超音波モータにおいて、前記弾性体は、そのガ
イド部の形状が凹形状又は凸形状であることを特徴とし
ている。The invention of claim 3 is the invention of claim 1 or claim 2.
In the ultrasonic motor described in the paragraph [1], the elastic body is characterized in that a guide portion thereof has a concave shape or a convex shape.

【００１２】請求項４の発明は、請求項１〜請求項３の
いずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記弾性
体は、その側面が前記ガイド部であることを特徴とす
る。According to a fourth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first to third aspects, the side surface of the elastic body is the guide portion.

【００１３】請求項５の発明は、請求項１〜請求項４の
いずれか１項に記載の超音波モータにおいて、前記弾性
体は、そのガイド部に潤滑性材料層が形成されているこ
とを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the ultrasonic motor according to any one of the first to fourth aspects, the elastic body has a lubricating material layer formed on a guide portion thereof. It has a feature.

【００１４】[0014]

【作用】本発明は、駆動力取出部にガイド部を設けたの
で、簡単な構成により、モータの相対移動の方向を決定
することができる。In the present invention, since the guide portion is provided in the driving force take-out portion, the direction of relative movement of the motor can be determined with a simple structure.

【００１５】次に、本発明の超音波モータの動作原理に
ついて、図６及び図７を用いて説明する。この超音波モ
ータは、２つの圧電素子２，３に高周波電圧Ａ，Ｂを印
加することによって、屈曲振動と縦振動との複合振動を
起こし、これにより突起部１ｂ，１ｃとの先端に楕円運
動を発生させ、駆動力を発生させる構成になっている。
ここで、Ｇはグランドである。また、２つの圧電素子
２，３は、互いに極性が同一方向になるように分極さ
れ、高周波電圧Ａ，Ｂは、π／２の時間的位相差を有し
ている。なお、２つの圧電素子２，３の分極は互いに逆
方向であってもよい。Next, the operating principle of the ultrasonic motor of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. By applying high-frequency voltages A and B to the two piezoelectric elements 2 and 3, this ultrasonic motor causes a composite vibration of bending vibration and longitudinal vibration, which causes an elliptical motion at the tips of the protrusions 1b and 1c. Is generated to generate a driving force.
Here, G is the ground. The two piezoelectric elements 2 and 3 are polarized so that their polarities are in the same direction, and the high frequency voltages A and B have a time phase difference of π / 2. The polarization of the two piezoelectric elements 2 and 3 may be opposite to each other.

【００１６】図７（Ａ）は、超音波モータに入力される
２相の高周波電圧Ａ，Ｂの時間的変化をｔ１〜ｔ９で示
している。図７（Ａ）の横軸は、高周波電圧の実効値を
示している。図７（Ｂ）は、超音波モータの断面の変形
の様子を示し、超音波モータに発生する屈曲振動の時間
的変化（ｔ１〜ｔ９）を示している。図７（Ｃ）は、超
音波モータの断面の変形の様子を示し、超音波モータに
発生する縦振動の時間的変化（ｔ１〜ｔ９）を示してい
る。図７（Ｄ）は、超音波モータの突起部１ｂ，１ｃと
に発生する楕円運動の時間的変化（ｔ１〜ｔ９）を示し
ている。FIG. 7A shows time changes of the two-phase high frequency voltages A and B input to the ultrasonic motor at t1 to t9. The horizontal axis of FIG. 7A shows the effective value of the high frequency voltage. FIG. 7B shows how the cross section of the ultrasonic motor is deformed, and shows a temporal change (t1 to t9) of bending vibration generated in the ultrasonic motor. FIG. 7C shows how the cross section of the ultrasonic motor is deformed, and shows the temporal change (t1 to t9) of the longitudinal vibration generated in the ultrasonic motor. FIG. 7D shows a temporal change (t1 to t9) of the elliptic motion generated in the protrusions 1b and 1c of the ultrasonic motor.

【００１７】次に、この実施例の超音波モータの動作
を、時間的変化（ｔ１〜ｔ９）ごとに説明する。時間ｔ
１において、図７（Ａ）に示すように、高周波電圧Ａは
正の電圧を発生し、同様に高周波電圧Ｂは同一の正の電
圧を発生する。図７（Ｂ）に示すように、高周波電圧
Ａ，Ｂによる屈曲運動は互いに打ち消し合い、質点Ｙ１
とＺ１とが振幅零となる。また、図７（Ｃ）に示すよう
に、高周波電圧Ａ，Ｂによる縦振動は伸張する方向に発
生する。質点Ｙ２とＺ２とは矢印で示されるように、節
Ｘを中心にして最大の伸長を示す。その結果、図７
（Ｄ）に示すように、上記両振動が複合され、質点Ｙ１
とＹ２との運動の合成が質点Ｙの運動となり、また、質
点Ｚ１とＺ２との運動の合成が質点Ｚの運動となる。Next, the operation of the ultrasonic motor of this embodiment will be described for each time change (t1 to t9). Time t
1, the high frequency voltage A generates a positive voltage, and the high frequency voltage B similarly generates the same positive voltage, as shown in FIG. 7 (A). As shown in FIG. 7B, the bending motions due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the mass point Y1
And Z1 have zero amplitude. Further, as shown in FIG. 7C, the longitudinal vibrations due to the high frequency voltages A and B are generated in the extending direction. The mass points Y2 and Z2 show the maximum elongation around the node X, as indicated by the arrow. As a result,
As shown in (D), the above-mentioned both vibrations are combined, and the mass point Y1
The synthesis of the motion of Y and Y2 becomes the motion of the mass point Y, and the synthesis of the motion of the mass points Z1 and Z2 becomes the motion of the mass point Z.

【００１８】時間ｔ２において、図７（Ａ）に示すよう
に、高周波電圧Ｂは零となり、高周波電圧Ａは正の電圧
を発生する。図７（Ｂ）に示すように、高周波電圧Ａに
よる屈曲運動が発生し、質点Ｙ１が正方向に振幅し、質
点Ｚ１が負方向に振幅する。また、図７（Ｃ）に示すよ
うに、高周波電圧Ａによる縦振動が発生し、質点Ｙ２と
質点Ｚ２とが時間ｔ１のときよりも縮む。その結果、図
７（Ｄ）に示すように、上記両振動が複合され、質点Ｙ
とＺとが時間ｔ１のときよりも右回りに移動する。At time t2, as shown in FIG. 7 (A), the high frequency voltage B becomes zero and the high frequency voltage A generates a positive voltage. As shown in FIG. 7 (B), a bending motion is generated by the high frequency voltage A, the mass Y1 oscillates in the positive direction, and the mass Z1 oscillates in the negative direction. Further, as shown in FIG. 7C, longitudinal vibration due to the high-frequency voltage A occurs, and the mass points Y2 and Z2 contract more than at time t1. As a result, as shown in FIG. 7D, the above-mentioned both vibrations are combined, and the mass point Y
And Z move clockwise relative to the time t1.

【００１９】時間ｔ３において、図７（Ａ）に示すよう
に、高周波電圧Ａは正の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Ｂは同一の負の電圧を発生する。図７（Ｂ）に示すよ
うに、高周波電圧Ａ及びＢによる屈曲運動が合成されて
増幅され、質点Ｙ１が時間ｔ２のときよりも正方向に増
幅され、最大の正の振幅値を示す。質点Ｚ１が時間ｔ２
のときよりも負方向に増幅され、最大の負の振幅値を示
す。また、図７（Ｃ）に示すように、高周波電圧Ａ及び
Ｂによる縦振動が互いに打ち消しあい、質点Ｙ２とＺ２
とが元の位置に戻る。その結果、図７（Ｄ）に示すよう
に、上記両振動が複合され、質点ＹとＺとが時間ｔ２の
ときよりも右回りに移動する。At time t3, as shown in FIG. 7A, the high frequency voltage A generates a positive voltage, and the high frequency voltage B similarly generates the same negative voltage. As shown in FIG. 7 (B), the bending motions due to the high frequency voltages A and B are combined and amplified, and the mass point Y1 is amplified in the positive direction more than at the time t2, and shows the maximum positive amplitude value. Mass point Z1 is time t2
It is amplified in the negative direction more than, and shows the maximum negative amplitude value. Further, as shown in FIG. 7C, the longitudinal vibrations due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the mass points Y2 and Z2 are cancelled.
And return to their original positions. As a result, as shown in FIG. 7 (D), both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move clockwise relative to the time t2.

【００２０】時間ｔ４において、図７（Ａ）に示すよう
に、高周波電圧Ａは零となり、高周波電圧Ｂは負の電圧
を発生する。図７（Ｂ）に示すように、高周波電圧Ｂに
よる屈曲運動が発生し、質点Ｙ１は時間ｔ３のときより
も振幅が低下し、質点Ｚ１時間ｔ３のときよりも振幅が
低下する。また、図７（Ｃ）に示すように、高周波電圧
Ｂによる縦振動が発生し、質点Ｙ２とＺ２が収縮する。
その結果、図７（Ｄ）に示すように、上記両振動が複合
され、質点ＹとＺとが時間ｔ３のときよりも右回りに移
動する。At time t4, as shown in FIG. 7A, the high frequency voltage A becomes zero and the high frequency voltage B generates a negative voltage. As shown in FIG. 7 (B), a bending motion is generated by the high frequency voltage B, and the amplitude of the mass point Y1 is lower than that at the time t3, and the amplitude is lower than that at the mass point Z1 time t3. Further, as shown in FIG. 7 (C), longitudinal vibration is generated by the high frequency voltage B, and the mass points Y2 and Z2 contract.
As a result, as shown in FIG. 7 (D), both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move clockwise relative to the time t3.

【００２１】時間ｔ５において、図７（Ａ）に示すよう
に、高周波電圧Ａは負の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Ｂは同一の負の電圧を発生する。図７（Ｂ）に示すよ
うに、高周波電圧Ａ，Ｂによる屈曲運動は互いに打ち消
し合い、質点Ｙ１とＺ１とが振幅零となる。また、図７
（Ｃ）に示すように、高周波電圧Ａ，Ｂによる縦振動は
収縮する方向に発生する。質点Ｙ２とＺ２とは矢印で示
されるように、節Ｘを中心にして最大の収縮を示す。そ
の結果、図７（Ｄ）に示すように、上記両振動が複合さ
れ、質点ＹとＺとが時間ｔ４のときよりも右回りに移動
する。At time t5, as shown in FIG. 7 (A), the high frequency voltage A produces a negative voltage, and similarly the high frequency voltage B produces the same negative voltage. As shown in FIG. 7B, the bending movements due to the high frequency voltages A and B cancel each other out, and the masses Y1 and Z1 have zero amplitude. Also, FIG.
As shown in (C), the longitudinal vibration due to the high frequency voltages A and B is generated in the contracting direction. The mass points Y2 and Z2 show the maximum contraction around the node X, as indicated by the arrow. As a result, as shown in FIG. 7 (D), both of the above vibrations are combined, and the mass points Y and Z move clockwise relative to the time t4.

【００２２】時間ｔ６〜ｔ９に変化するにしたがって、
上述の原理と同様に屈曲振動及び縦振動が発生し、その
結果、図７（Ｄ）に示すように、質点Ｙ及び質点Ｚが右
回りに移動し、楕円運動をする。以上の原理により、こ
の超音波モータは、突起部１ｂ，１ｃとの先端に楕円運
動を発生させ、駆動力を得る構成となっている。As the time t6 to t9 changes,
Flexural vibrations and longitudinal vibrations are generated in the same manner as the above-mentioned principle, and as a result, as shown in FIG. 7D, the mass points Y and Z move clockwise and make an elliptic motion. Based on the above principle, this ultrasonic motor is configured to generate a driving force by causing an elliptical motion at the tips of the protrusions 1b and 1c.

【００２３】[0023]

【Example】

（第１の実施例）以下、図面等を参照して、実施例につ
き、さらに詳細に説明する。図１は、本発明による超音
波モータの第１の実施例を模式的に示した正面図、側面
図及び平面図である。なお、以下に示す各実施例では、
図６のモータと同様な機能を果たす部分には、同一の符
号を付して重複する説明は適宜省略する。(First Embodiment) An embodiment will be described in more detail below with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view, a side view and a plan view schematically showing a first embodiment of an ultrasonic motor according to the present invention. In each of the following examples,
The parts having the same functions as those of the motor shown in FIG. 6 are designated by the same reference numerals, and the overlapping description will be appropriately omitted.

【００２４】第１の実施例の超音波モータは、弾性体１
０と、圧電素子２，３等とから構成されている。弾性体
１０は、矩形平板状の基礎部１０ａと、その基礎部１０
ａの下面に、縦振動の節Ｘを中心として対称な位置に配
置された１対の駆動力取出部１０ｂ，１０ｃとを有して
いる。また、圧電素子２，３は、弾性体１０の１対の駆
動力取出部１０ｂ，１０ｃの間の位置であって、弾性体
１０の上面に、節Ｘを中心として対称な位置に配置され
ている。The ultrasonic motor of the first embodiment has an elastic body 1.
0, and piezoelectric elements 2, 3 and the like. The elastic body 10 includes a rectangular flat plate-shaped base portion 10 a and the base portion 10 a.
The lower surface of a has a pair of driving force output portions 10b and 10c arranged symmetrically with respect to the longitudinal vibration node X. Further, the piezoelectric elements 2 and 3 are arranged between the pair of driving force extracting portions 10b and 10c of the elastic body 10 on the upper surface of the elastic body 10 at symmetrical positions about the node X. There is.

【００２５】相対運動部材１１は、Ｔ型形状をしてお
り、本体１１ａに断面凸型でレール状のガイド部１１ｂ
が形成されている。このガイド部１１ｂの幅は、駆動力
取出部１０ｂ，１０ｃの幅の４分の１以下程度に形成し
てある。このガイド部１１ｂは、なるべく幅を狭くした
方が駆動効率を向上させるのに好ましい。この相対運動
部材１１は、直線状若しくは円環状又はこれらを組み合
わせた形状などに、超音波モータに望まれる移動方向に
沿って形成することができる。The relative movement member 11 has a T-shape, and has a rail-shaped guide portion 11b having a convex cross section on the main body 11a.
Are formed. The width of the guide portion 11b is formed to be about a quarter or less of the width of the driving force output portions 10b and 10c. It is preferable that the width of the guide portion 11b be as narrow as possible in order to improve the driving efficiency. The relative motion member 11 can be formed in a linear shape, an annular shape, or a shape obtained by combining these, along the moving direction desired for the ultrasonic motor.

【００２６】一方、駆動力取出部１０ｂ，１０ｃは、図
１（ｂ）に示すように、相対運動部材１１のガイド部１
１ｂの形状に沿うような矩形で断面凹溝状のガイド部１
０ｄが形成されている。駆動力取出部１０ｂ，１０ｃの
先端は、相対運動部材１１の本体１１ａと接触すること
によって、超音波モータは、相対運動部材１１に沿って
駆動される。On the other hand, as shown in FIG. 1 (b), the driving force output portions 10b and 10c are provided with the guide portion 1 of the relative motion member 11.
A guide portion 1 having a rectangular cross section and a groove shape along the shape of 1b.
0d is formed. The ultrasonic motor is driven along the relative motion member 11 by the tips of the driving force output parts 10b and 10c contacting the main body 11a of the relative motion member 11.

【００２７】また、駆動力取出部１０ｂ，１０ｃのガイ
ド部１０ｄと相対運動部材１１のガイド部１１ｂの対向
する面には、潤滑性材料層６０が成形されている。この
潤滑性材料層６０は、両者が相対移動するときに、ガイ
ド部１０ｄとガイド部１１ｂが接触した場合に、駆動抵
抗を極力抑制するために設けられている。A lubricating material layer 60 is formed on the opposing surfaces of the guide portions 10d of the driving force output portions 10b and 10c and the guide portion 11b of the relative motion member 11. The lubricous material layer 60 is provided in order to suppress drive resistance as much as possible when the guide portion 10d and the guide portion 11b come into contact with each other when the two relatively move.

【００２８】潤滑性材料層６０は、ガイド部１０ｄ及び
／又はガイド部１１ｂの表面に、二硫化モリブデン（Ｍ
ｏＳ₂），二硫化タングステン（ＷＳ₂），四フッ化エ
チレン（ＰＴＦＥ），金属膜（Ｃｒ，Ｎ，Ａｇ，Ｐｂ
等）などを、イオンプレーティング、スパッタリング、
めっき等の方法によって成膜することができる。また、
この潤滑性材料層６０は、ガイド部１０ｄ及び／又はガ
イド部１１ｂの表面を、四フッ化エチレン（ＰＴＦ
Ｅ），ポリアセタール（ＰＯＭ）等で作製することによ
っても得られる。さらに、この潤滑性材料層６０は、ガ
イド部１０ｄ及び／又はガイド部１１ｂの少なくとも表
面をアルマイト等の多孔質材料によって作製し、その表
面にＰＴＦＥ，油等を含浸させることによっても形成す
ることができる。The lubricating material layer 60 is formed by applying molybdenum disulfide (M) to the surface of the guide portion 10d and / or the guide portion 11b.
oS ₂ ), tungsten disulfide (WS ₂ ), ethylene tetrafluoride (PTFE), metal film (Cr, N, Ag, Pb)
Etc.) for ion plating, sputtering,
The film can be formed by a method such as plating. Also,
The lubricous material layer 60 is formed on the surface of the guide portion 10d and / or the guide portion 11b by using tetrafluoroethylene (PTF).
E), polyacetal (POM) or the like. Further, the lubricating material layer 60 may be formed by forming at least the surface of the guide portion 10d and / or the guide portion 11b from a porous material such as alumite and impregnating the surface thereof with PTFE, oil or the like. it can.

【００２９】この実施例の超音波モータは、圧電素子
２，３に二相の高周波電圧を印加することによって、駆
動力取出部１０ｂ，１０ｃの先端に、前述したような楕
円運動が発生するので、相対運動部材１１との間で相対
移動を行なうことができる。すなわち、弾性体１０を固
定すれば、相対運動部材１１を移動させることができ、
相対運動部材１１が固定であれば、弾性体１０は自走す
ることになる。In the ultrasonic motor of this embodiment, when the two-phase high-frequency voltage is applied to the piezoelectric elements 2 and 3, the elliptic motion as described above occurs at the tips of the driving force extracting portions 10b and 10c. , Relative movement member 11 can be moved relative to each other. That is, if the elastic body 10 is fixed, the relative motion member 11 can be moved,
If the relative motion member 11 is fixed, the elastic body 10 will be self-propelled.

【００３０】以上の構成によれば、超音波モータが相対
移動するときに、駆動力取出部１０ｂ，１０ｃに形成さ
れたガイド部１０ｄが、相対運動部材１１のガイド部１
１ｂにガイドされるので、超音波モータは、所定の方向
に確実に相対移動することができる。また、このガイド
部１１ｂの幅は、駆動力取出部１０ｂ，１０ｃの幅の１
／４以下と極力狭くなるように形成してあるので、駆動
力取出部１０ｂ，１０ｃと相対運動部材１１との接触面
積が十分に広くなり、駆動効率を低下させることはな
い。According to the above construction, when the ultrasonic motor moves relative to each other, the guide portion 10d formed on the driving force extracting portions 10b and 10c becomes the guide portion 1 of the relative motion member 11.
Since it is guided by 1b, the ultrasonic motor can surely move relatively in a predetermined direction. Further, the width of the guide portion 11b is 1 of the width of the driving force output portions 10b and 10c.
Since it is formed so as to be as narrow as / 4 or less, the contact area between the driving force output portions 10b and 10c and the relative motion member 11 is sufficiently wide, and the driving efficiency is not reduced.

【００３１】（第２の実施例）図２は、本発明による超
音波モータの第２の実施例を模式的に示した正面図、側
面図及び平面図である。第２の実施例の超音波モータ
は、前述した第１の実施例を基本構成として、改良を加
えたものであり、弾性体２０は、図２（ｂ）に示すよう
に、駆動力取出部２０ｂ，２０ｃの先端に、凸型円弧状
のガイド部２０ｄが形成されている。また、相対運動部
材２１は、駆動力取出部２０ｂ，２０ｃのガイド部２０
ｄと接触する面に、そのガイド部２０ｄに対応した形を
した凹型円弧状のガイド部２１ｂが形成されている。さ
らに、駆動力取出部２０ｂ，２０ｃは、短くしてあり、
超音波モータの全体の高さを低くしてある。従って、こ
の実施例の超音波モータは、走行中の安定性がより向上
する。(Second Embodiment) FIG. 2 is a front view, a side view and a plan view schematically showing a second embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention. The ultrasonic motor of the second embodiment is obtained by improving the basic structure of the first embodiment described above, and the elastic body 20 has a driving force extracting portion as shown in FIG. 2 (b). A convex arc-shaped guide portion 20d is formed at the tip of each of 20b and 20c. Further, the relative movement member 21 includes the guide portion 20 of the driving force output portions 20b and 20c.
A concave arc-shaped guide portion 21b having a shape corresponding to the guide portion 20d is formed on the surface in contact with d. Further, the driving force output portions 20b and 20c are shortened,
The overall height of the ultrasonic motor is reduced. Therefore, the ultrasonic motor of this embodiment has improved stability during traveling.

【００３２】（第３の実施例）図３は、本発明による超
音波モータの第３の実施例を模式的に示した正面図、側
面図及び平面図である。第３の実施例では、駆動力取出
部３１は、図３（ｂ）に示すように、コーナー部に面取
状のガイド部３０ｄが形成されている。また、相対運動
部材３１は、駆動力取出部３０ｂ，３０ｃと接触する部
分に凹部３１ａが形成され、そのコーナー部分に、ガイ
ド部３０ｄに対応する傾斜したガイド部３１ｂが形成さ
れている。この実施例の超音波モータは、駆動力取出部
３０ｂ，３０ｃの端面が、相対運動部材３１の凹部３１
ａの底面と接触して駆動力が取り出され、ガイド部３０
ｄとガイド部３１ｂとによって、相対移動の方向がガイ
ドされる。(Third Embodiment) FIG. 3 is a front view, a side view and a plan view schematically showing a third embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention. In the third embodiment, the driving force extracting portion 31 has chamfered guide portions 30d formed at the corners, as shown in FIG. 3 (b). Further, the relative movement member 31 has a recess 31a formed in a portion in contact with the driving force output portions 30b and 30c, and an inclined guide portion 31b corresponding to the guide portion 30d is formed in a corner portion thereof. In the ultrasonic motor of this embodiment, the end faces of the driving force output portions 30b and 30c have the recess 31 of the relative motion member 31.
The driving force is taken out by contacting the bottom surface of
The direction of relative movement is guided by d and the guide portion 31b.

【００３３】（第４の実施例）図４は、本発明による超
音波モータの第４の実施例を模式的に示した平面図及び
正面図である。第４の実施例の超音波モータは、第１の
実施例の構成に加えて、超音波モータを回転させる構成
を加えたものである。弾性体１０は、棒状の細長い支持
部材１０ｅがその節Ｘの部分から略水平方向に伸びてい
る。この支持部材１０ｅは、超音波モータが回転移動で
きるように支持するためのものである。この支持部材１
０ｅは、その先端に回転軸部１０ｆが形成されており、
この回転軸部１０ｆは、固定部材４０のベアリング４１
によって回転自在に支持されている。(Fourth Embodiment) FIG. 4 is a plan view and a front view schematically showing a fourth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention. The ultrasonic motor of the fourth embodiment has the structure of rotating the ultrasonic motor in addition to the structure of the first embodiment. In the elastic body 10, a rod-shaped elongated support member 10e extends from the node X portion in a substantially horizontal direction. The support member 10e is for supporting the ultrasonic motor so that the ultrasonic motor can rotate. This support member 1
0e has a rotating shaft portion 10f formed at its tip,
The rotating shaft portion 10f is provided with a bearing 41 of the fixed member 40.
It is rotatably supported by.

【００３４】相対運動部材１１は、支持部材１１ｃの回
転半径と略同一の半径を有するように、円環状に配置さ
れているので、超音波モータを回転移動させることがで
きる。弾性体１０のガイド部１０ｄは、相対運動部材１
１のガイド部１１ｂの高さよりも深く形成されており、
その頂点が接触することはない。なお、本実施例の場合
には、支持部材１０ｅと固定部材４０によって移動方向
を決めることができるので、ガイド部１０ｄ、ガイド部
１１ｂを省略することもできる。Since the relative motion member 11 is arranged in an annular shape so as to have a radius substantially the same as the radius of rotation of the support member 11c, the ultrasonic motor can be rotated. The guide portion 10d of the elastic body 10 has a relative movement member 1
It is formed deeper than the height of the first guide portion 11b,
The vertices never touch. In the case of this embodiment, since the moving direction can be determined by the supporting member 10e and the fixing member 40, the guide portion 10d and the guide portion 11b can be omitted.

【００３５】（第５の実施例）図５は、本発明による超
音波モータの第５の実施例を模式的に示した側面図であ
る。図５（Ａ）の実施例は、弾性体５０の駆動力取出部
５０ｂ，５０ｃ（５０ｂは不図示）の両サイドに、切り
欠き状のガイド部５０ｄを形成し、相対運動部材５１に
は、駆動力取出部５０ｂ，５０ｃよりもガイド部５０ｄ
の切り欠きの幅だけ狭い凹状のガイド部５１ａを設けた
ものである。(Fifth Embodiment) FIG. 5 is a side view schematically showing a fifth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention. In the embodiment of FIG. 5A, notch-shaped guide portions 50d are formed on both sides of the driving force output portions 50b and 50c (50b is not shown) of the elastic body 50, and the relative movement member 51 is Guide portion 50d rather than driving force output portions 50b and 50c
A concave guide portion 51a is provided which is narrower by the width of the notch.

【００３６】図５（Ａ）の実施例は、弾性体５０−１の
駆動力取出部５０ｂ−１，５０ｃ−１（５０ｂ−１は不
図示）の両サイドをガイド部５０ｄ−１として使用し、
相対運動部材５１−１には、駆動力取出部５０ｂ−１，
５０ｃ−１の幅よりも少し幅の広い凹状のガイド部５１
ａ−１を設けたものである。この実施例の構造は、形状
がシンプルであり、駆動効率の低下が少ない又はないと
いう利点がある。In the embodiment shown in FIG. 5A, both sides of the driving force take-out portions 50b-1 and 50c-1 (50b-1 not shown) of the elastic body 50-1 are used as guide portions 50d-1. ,
The relative motion member 51-1 includes a driving force output portion 50b-1,
A concave guide portion 51 that is slightly wider than the width of 50c-1.
a-1 is provided. The structure of this embodiment has an advantage that the shape is simple and the driving efficiency is reduced or not reduced.

【００３７】以上説明した実施例に限定されず、種々の
変形や変更が可能であって、それらも本発明に含まれ
る。例えば、相対運動部材１１，２１，３１などを固定
して、超音波モータが自走する例で説明したが、超音波
モータを固定し、相対運動部材１１，２１，３１などを
上側にして、相対運動部材１１，２１，３１などを移動
させるようにしてもよい。The present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications and changes are possible, which are also included in the present invention. For example, although the relative movement members 11, 21, 31 and the like are fixed and the example in which the ultrasonic motor is self-propelled has been described, the ultrasonic motor is fixed and the relative movement members 11, 21, and 31 are set on the upper side, The relative motion members 11, 21, 31 and the like may be moved.

【００３８】また、Ｌ１−Ｂ４モードの例で説明した
が、Ｌ１−Ｂ６、Ｌ１−Ｂ８、Ｌ２−Ｂ４等の他のモー
ドの振動によって駆動することもできる。さらに、潤滑
性材料層６０は、第１の実施例についてのみ説明した
が、他の実施例にも同様に形成することができる。電気
機械変換素子として、圧電素子の例で説明したが、電歪
素子であってもよい。Although the L1-B4 mode has been described as an example, the driving can be performed by vibration of other modes such as L1-B6, L1-B8 and L2-B4. Furthermore, although the lubricous material layer 60 has been described only in the first embodiment, it can be formed in other embodiments as well. As the electromechanical conversion element, the piezoelectric element has been described as an example, but an electrostrictive element may be used.

【００３９】[0039]

【発明の効果】以上詳しく説明したように、本発明によ
れば、駆動力取出部にガイド部を設けたので、簡単な構
成により、超音波モータの相対移動の方向を決定するこ
とができる、という効果がある。As described above in detail, according to the present invention, since the guide portion is provided in the driving force take-out portion, the direction of relative movement of the ultrasonic motor can be determined with a simple structure. There is an effect.

[Brief description of drawings]

【図１】本発明による超音波モータの第１の実施例を模
式的に示した正面図、側面図及び平面図である。FIG. 1 is a front view, a side view and a plan view schematically showing a first embodiment of an ultrasonic motor according to the present invention.

【図２】本発明による超音波モータの第２の実施例を模
式的に示した正面図、側面図及び平面図である。FIG. 2 is a front view, a side view and a plan view schematically showing a second embodiment of an ultrasonic motor according to the present invention.

【図３】本発明による超音波モータの第３の実施例を模
式的に示した正面図、側面図及び平面図である。FIG. 3 is a front view, a side view and a plan view schematically showing a third embodiment of an ultrasonic motor according to the present invention.

【図４】本発明による超音波モータの第４の実施例を模
式的に示した平面図及び側面図である。FIG. 4 is a plan view and a side view schematically showing a fourth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図５】本発明による超音波モータの第５の実施例を模
式的に示した側面図である。FIG. 5 is a side view schematically showing a fifth embodiment of the ultrasonic motor according to the present invention.

【図６】異形縮退縦Ｌ１−屈曲Ｂ４モード・平板モータ
の一例を示す模式図である。FIG. 6 is a schematic diagram showing an example of a modified degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor.

【図７】異形縮退縦Ｌ１−屈曲Ｂ４モード・平板モータ
の動作を説明するための図である。FIG. 7 is a diagram for explaining the operation of the modified degenerate vertical L1-bending B4 mode flat plate motor.

【図８】リニア型超音波モータの従来例を示す図であ
る。FIG. 8 is a diagram showing a conventional example of a linear ultrasonic motor.

[Explanation of symbols]

１，１０，２０，３０，４０，５０弾性体１０ｄ，２０ｄ，３０ｄ，４０ｄ，５０ｄガイド部２，３圧電素子１１，２１，３１，４１，５１相対運動部材１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，５１ａ，５１ａ−１ガイド
部６０潤滑性材料層1, 10, 20, 30, 40, 50 Elastic body 10d, 20d, 30d, 40d, 50d Guide part 2, 3 Piezoelectric element 11, 21, 31, 41, 51 Relative movement member 11b, 21b, 31b, 51a, 51a -1 Guide part 60 Lubricating material layer

Claims

[Claims]

1. An elastic body having a plate-like main body section and a driving force extracting section for performing relative movement between the plate and the relative movement member, and the elastic body joined to the elastic body. An ultrasonic motor including an electromechanical conversion element that generates a combined vibration with a vibration, wherein the driving force extracting portion of the elastic body is provided with a guide portion that determines a driving direction. Ultrasonic motor.

2. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein the elastic body has a guide portion having a shape corresponding to the shape of the guide portion of the relative motion member. .

3. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein a guide portion of the elastic body has a concave shape or a convex shape.

4. The ultrasonic motor according to claim 1, wherein a side surface of the elastic body is the guide portion.

5. The ultrasonic motor according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic body has a lubricant material layer formed on a guide portion thereof. motor.