JPH08205562A

JPH08205562A - リニア振動アクチュエータ

Info

Publication number: JPH08205562A
Application number: JP7009902A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Shingyouchi; 充新行内
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1995-01-25
Filing date: 1995-01-25
Publication date: 1996-08-09

Abstract

(57)【要約】【目的】小型化及び扁平化したリニア振動アクチュエ
ータを得る。【構成】扁平な弾性体３の四辺に圧電体４を固着する
ことにより扁平な振動子１を得る。また、シャフト１１
に嵌合された移動台９に支持した振動子１を圧接機構１
２でシャフト１１に圧接することにより移動台９を移動
させるが、移動台９に機能部品を振動子１とともに装着
するようにする。さらに、移動台９に設けた軸受部１０
の間で振動子１をシャフト１１に圧接することにより、
軸受部１０（支点）からシャフト１１に振動子１が当接
する力点までの距離を短くし、シャフト１１の撓みを防
止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電体を有する振動子
を利用したリニア振動アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、圧電体を有する振動子を利用した
リニア振動アクチュエータが実用化され、複写機、プリ
ンタ及びファクシミリ当の機器における可動部の駆動源
としての利用が検討されている。

【０００３】振動アクチュエータの第一の従来例とし
て、特開昭５８−１４８６８２号公報に開示されている
「超音波振動を利用したモータ装置」がある。これは、
筒状の屈曲振動子内に二つの電歪素子（又は磁歪素子）
を組み込み、これらの二つの電歪素子に接する電極に位
相が異なる高周波電圧を印加して屈曲振動子の全体に縦
振動と横振動とが合成された屈曲振動による回転円振動
を発生させる。そして、回転円振動する屈曲振動子に回
転子を接触させ、屈曲振動子と回転子との摩擦力により
この回転子を回転させるような構造である。

【０００４】これをリニア振動アクチュエータとして利
用したものに、第二の従来例として特開平４−３１２３
６６号公報に記載された「超音波リニアモータ」或い
は、第三の従来例として特開平５−１４６１８０号公報
に記載された「リニア超音波モータ」がある。これらは
何れも循環している振動エネルギーから直線方向の駆動
力を効率よく取り出す方法として考案されたものであ
る。

【０００５】また、第四の従来例として特開平６−１０
５５７１号公報に記載された「超音波リニアモータ及び
その製造方法」がある。これは縦振動モードと折曲振動
モードを同じ周波数に縮退させるとともに、駆動用圧電
体に積層型を用い、圧電縦効果により効率の良い振動を
励振させようとするものである。

【０００６】さらに、振動アクチュエータの第五の従来
例として、平成５年３月、音響学会講演論文集に発表さ
れた「屈曲２重モード圧電セラミックス正方形板を用い
た薄型リニア・モータ」がある（平成５年３月音響学
会講演論文集Ｐ．８５７富川義朗、矢吹晃、小笠原俊
治、高野剛浩）。この論文に発表された振動子は、中空
正方形の枠型に形成された圧電性セラミックスの面内振
動を利用し、圧電性セラミックスを２相駆動することで
その角部や辺に楕円振動を生じさせるような構造であ
る。そして、この論文では、振動子となる圧電性セラミ
ックスの中央部の中空部分に光ピックアップ素子を保持
させ、このような振動子を一対のレールでスライド自在
に挾持し、振動子に生ずる楕円振動により振動子がレー
ル上を自走するリニアモータを構成するようなことが想
定されている。

【０００７】さらに、公知ではないが、本出願人が平成
６年１１月１日出願した「振動子及び振動アクチュエー
タ」が提案されている。この提案には、四角形の弾性体
の四辺に圧電体を固着して振動子を形成し、この振動子
をシャフトに圧接させ、この振動子を振動させてシャフ
トに沿って移動させる構成も含まれている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】第一の従来例では、回
転子を正逆両方向に回転させることができる反面、リニ
アモータとして構成しようとすると、進行波を循環させ
る措置を取らなければならず、エネルギーロスが大き過
ぎて効率が非常に悪くなる。また、進行波を循環させる
方法も極めて難しい。さらに、自走式アクチュエータに
構成するのは難しい。

【０００９】第二及び第三の従来例は、第一の従来例の
駆動原理によりリニアアクチュエータを構成したもので
あるが、装置の構造が複雑で大掛かりである。

【００１０】第四の従来例は、比較的シンプルにリニア
アクチュエータを構成している。しかし、これは異なる
周波数モードを縮退させているため、設計、製作が容易
ではなく、また、負荷、熱等により変化してゆく共振周
波数が同じように二つの共振モードでずれていくとは限
らない。これにより、アクチュエータの特性が悪くな
る。さらに、プリンタ等のように機能部品を搭載する移
動台を比較的長い距離をもって移動させようとすると、
リニアレールの全長が長くなりコストが非常に高くな
る。

【００１１】第五の従来例の場合は、圧電セラミックス
単体で構成しているので、薄型（扁平）にはなるが面積
が大きくなる。また、圧電セラミックスは脆いため、接
触圧を大きくすることができず小さな駆動力しか取り出
せない。さらに、振動子を両側から押え込む圧力の掛け
方は、平行度を保つ必要から、アクチュエータの移動範
囲をあまり長くすることはできない。

【００１２】また、本出願人が平成６年１１月１日出願
した「振動子及び振動アクチュエータ」は、構造の小型
化及び簡略化を図ることを目的とするが、プリンタヘッ
ド、光ヘッドのような機能部品を搭載するという実用的
な構造までには達してはいない。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
中央部に空間部を有する扁平な四角形形状の弾性体の四
辺に圧電体を固着してなる振動子と、シャフトに摺動自
在に嵌合された少なくとも二つの軸受部を有する移動台
と、一端が前記移動台に支持され前記軸受部の間に位置
する他端で前記振動子を前記シャフトに圧接する加圧機
構とにより構成したリニア振動アクチュエータである。

【００１４】請求項２記載の発明は、中央部に空間部を
有する扁平な四角形形状の弾性体の四辺に圧電体を固着
してなる振動子と、平行に架設された第一及び第二のシ
ャフトと、前記第一のシャフトに摺動自在に嵌合された
少なくとも二つの軸受部を有する移動台と、一端が前記
移動台に支持され前記軸受部の間に位置する他端で前記
振動子を前記第二のシャフトに圧接する加圧機構とによ
り構成したリニア振動アクチュエータである。

【００１５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、振動子を摺動自在に支える平坦な摺
動面をシャフトの外周に形成したリニア振動アクチュエ
ータである。

【００１６】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、断面が円形のシャフトの曲率と等し
い曲率をもって前記シャフトに摺動自在に接触する弧状
の摺動面を振動子に設けたリニア振動アクチュエータで
ある。

【００１７】請求項５記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、移動台の移動方向に沿って前記移動
台を支える支持面を設け、加圧機構により振動子をシャ
フトに加圧する加圧力の方向を設定し、この加圧力によ
り前記移動台をシャフトの軸心回りに回動させて前記支
持面に押し当てるようにしたリニア振動アクチュエータ
である。

【００１８】請求項６記載の発明は、請求項１記載の発
明において、シャフトを挾んで振動子とは反対側となる
位置に移動台の一部を摺動自在に支える支持面を配設し
たリニア振動アクチュエータである。

【００１９】請求項７記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、移動台を摺動自在に支える支持面を
設け、振動子とシャフトとの当接面の少なくとも一方を
加圧機構の加圧方向と直交する方向に対して傾斜させ、
前記シャフトと前記振動子との当接力から生ずる分力に
より前記移動台の一部を前記支持面に当接させるように
したリニア振動アクチュエータである。

【００２０】請求項８記載の発明は、請求項２の発明に
おいて、移動台が摺動自在に嵌合された第一のシャフト
と、加圧機構により振動子が圧接される第二のシャフト
と、前記移動台を摺動自在に支える支持面とを平行に配
列し、前記第一のシャフトと前記第二のシャフトとの中
心を結ぶ直線に対して前記加圧機構の加圧力が作用する
方向に角度をもたせ、前記第二のシャフトと前記振動子
との当接力に基づく反力により前記移動台の一部を前記
支持面に当接させるようにしたリニア振動アクチュエー
タである。

【００２１】請求項９記載の発明は、請求項５記載の発
明において、移動台が摺動自在に嵌合された第一のシャ
フトと、加圧機構により振動子が圧接される第二のシャ
フトとを平行に配列し、前記移動台を摺動自在に支える
支持面を前記第二のシャフトに形成したリニア振動アク
チュエータである。

【００２２】

【作用】請求項１記載の発明によれば、振動子は扁平な
弾性体の四辺に圧電体を固着した構成であるため扁平化
が可能となる。また、シャフトに嵌合された移動台に支
持された振動子を圧接機構でシャフトに圧接することに
より移動台が移動するが、移動台に機能部品を扁平な振
動子とともに装着することが可能となるため、小型化及
び扁平化したリニア振動アクチュエータを得ることが可
能となる。さらに、移動台を移動させるために振動子は
加圧機構によりシャフトに圧接されるが、シャフトを曲
げる圧接力は複数の軸受が支点となり、これらの支点か
らシャフトに振動子が当接する力点までの距離が短いた
め、シャフトは撓むことがない。

【００２３】請求項２記載の発明によれば、振動子は扁
平な弾性体の四辺に圧電体を固着した構成であるため扁
平化が可能となる。また、第一のシャフトに嵌合された
移動台に支持された振動子を圧接機構で第二のシャフト
に圧接することにより移動台が移動するが、移動台に機
能部品を扁平な振動子とともに装着することが可能とな
るため、小型化及び扁平化したリニア振動アクチュエー
タを得ることが可能となる。さらに、移動台を移動させ
るために振動子は加圧機構により第二のシャフトに圧接
されるが、第二のシャフトを曲げる圧接力は複数の軸受
が支点となり、これらの支点から第二のシャフトに振動
子が当接する力点までの距離が短いため、第二のシャフ
トは撓むことがない。

【００２４】請求項３記載の発明によれば、リニア振動
アクチュエータの小型扁平化を維持しながらシャフトと
振動子との接触面積を大きくしているため、駆動力が増
すとともに、摩擦が平均化されて動作が安定する。

【００２５】請求項４記載の発明によれば、リニア振動
アクチュエータの小型扁平化を維持しながらシャフトと
振動子との接触面積を大きくしているため、駆動力が増
すとともに、摩擦が平均化されて動作が安定する。

【００２６】請求項５記載の発明によれば、振動子をシ
ャフトに加圧する加圧力により移動台をシャフトの軸心
回りに回動させることが可能となるため、シャフトに摺
動自在に嵌合された移動台を、特別な機構を追加するこ
となく支持面に押しつけた状態で移動させることが可能
となる。

【００２７】請求項６記載の発明によれば、移動台にお
ける振動子の支持部の周囲を開放することが可能とな
る。したがって、移動台に対する振動子の組み立て交換
作業が容易となる。

【００２８】請求項７記載の発明によれば、振動子とシ
ャフトとの当接面の少なくとも一方を加圧機構の加圧方
向と直交する方向に対して傾斜させることにより、シャ
フトと振動子との当接力から生ずる分力により移動台の
一部を支持面に当接させることが可能となるため、シャ
フトに摺動自在に嵌合された移動台を、特別な機構を追
加することなく支持面に押しつけた状態で移動させるこ
とが可能となる。

【００２９】請求項８記載の発明によれば、第一のシャ
フトと第二のシャフトとの中心を結ぶ直線に対して加圧
機構の加圧力が作用する方向に角度をもたせることによ
り、第二のシャフトと振動子との当接力に基づく反力に
より移動台の一部を支持面に当接させることが可能とな
るため、シャフトに摺動自在に嵌合された移動台を、特
別な機構を追加することなく支持面に押しつけた状態で
移動させることが可能となる。

【００３０】請求項９記載の発明によれば、第一のシャ
フトに摺動自在に嵌合された移動台を、第二のシャフト
に形成された支持面で支える構成としたので、構造を簡
略化するとともに、第一、第二のシャフトの位置を定め
るだけで移動台の走行軌跡を容易に且つ正確に定めるこ
とが可能となる。

【００３１】

【実施例】本発明の第一の実施例（請求項１記載の発明
に対応）を図１ないし図６に基づいて説明する。まず、
図５に振動子１の構成を示す。本実施例の振動子１は、
中央部に空間部２を有する扁平な四角形形状の弾性体３
と、この弾性体３の四つの辺３ａに固着された圧電体４
とにより構成されている。前記空間部２は四角形形状を
しており、したがって、前記弾性体３は枠型形状に形成
されている。また、前記圧電体４は、薄い矩形状の圧電
素子であり、弾性体３の各辺３ａの外面に接着されてい
る。さらに、弾性体３の各辺３ａには凹部３ｃが形成さ
れ、これにより、四隅には圧電体４よりも外側に突出す
る角部３ｂが形成されている。図５において、圧電体４
の分極方向を白抜き矢印で示す。

【００３２】そして、前記圧電体４には駆動部５が接続
されている。この駆動部５は、相対向する前記弾性体３
の二つの辺３ａに接着された前記圧電体４を同じ組とす
るＡ相及びＢ相の前記圧電体４に対し、それぞれ交流電
源６からの電圧が印加されるようにした構造のものであ
る。このような前記駆動部５では、前記弾性体３にアー
スＥがとられている。

【００３３】次に、振動子１の動作について述べる。駆
動部５の駆動により生ずる振動子１の振動モードを図６
に例示する。まず、図６(ａ)(ｃ)は、Ａ相又はＢ相のい
ずれか一方の圧電体４に駆動部５から電圧を印加した場
合の一つの振動モードにおいて、印加電圧の周波数が半
周期ずれたときの振動子１の変形状態を例示するもので
ある。また、図６(ｂ)(ｄ)は、図６(ａ)(ｃ)と同じ共振
周波数で他相の圧電体４に電圧を印加した場合の他の振
動モードにおいて、印加電圧の周波数が半周期ずれたと
きの振動子１の変形状態を例示するものであり、振動子
１の各辺３ａは図６(ａ)(ｃ)の場合と同形縮退してい
る。そこで、このように同形縮退している二つの振動モ
ードを時間的に１／４周期ずらして励振すると、振動モ
ードが回転する。つまり、１／４周期毎に、振動子１に
図６(ａ)(ｂ)(ｃ)(ｄ)の順で振動モードが回転し、共振
振動が発生する。この際、逆に１／４周期ずらして励振
した場合には、１／４周期毎に、振動子１に図６(ａ)
(ｄ)(ｃ)(ｂ)の順で振動モードが回転し、共振振動が発
生する。より詳細には、電圧の振幅をＶ₀ として共振周
波数をf₀ とし、Ａ相の圧電体４をＶ₀cos２πf₀t で励振し、Ｂ相の圧電体４をＶ₀cos(２πf₀t−π／２)＝Ｖ₀sin２πf₀t で励振すると、図６(ａ)(ｄ)(ｃ)(ｂ)の順で振動モード
が回転し、Ａ相の圧電体４をＶ₀cos２πｆ_０ｔで励振し、Ｂ相の圧電体４をＶ_０ｃｏｓ（２πf₀t＋π／２)＝−Ｖ₀sin２πf₀t で励振すると、図６(ａ)(ｄ)(ｃ)(ｂ)の順で振動モード
が回転する。ここで、図６に例示するように、振動子１
に図６(ａ)(ｂ)(ｃ)(ｄ)の順で共振振動が発生すると、
振動子１における弾性体３の各辺３ａ及び各角部３ｂに
は、図６(ａ)に実線の矢印で示すような楕円振動が発生
する。また、振動子１に図６(ａ)(ｄ)(ｃ)(ｂ)の順で共
振振動が発生すると、弾性体３の各辺３ａ及び各角部３
ｂには、図６(ｂ)に点線の矢印で示すような楕円振動が
発生する。この場合、各角部３ｂは外側に突出するため
楕円振動が拡大される。

【００３４】次に、前記振動子１を用いたリニア振動ア
クチュエータの構成について述べる。図１（ａ）はリニ
ア振動アクチュエータ８の側面図、図１（ｂ）はその底
面図である。図示しないが、印字用のプリンタヘッド、
データを光学的に記録又は再生する光ヘッド、データを
磁気的に記録又は再生する磁気ヘッド、媒体上の画像を
光学的に読み取る光学系等の機能部品を取り付ける移動
台９が設けられている。この移動台９は両側に軸受部で
ある二つのブッシュ１０を有し、これらのブッシュ１０
はシャフト１１に摺動自在に嵌合されている。移動台９
の下面には加圧機構１２の一端を支持する支点部１３が
一体に形成されている。

【００３５】図２はリニア振動アクチュエータ８を底面
側から見た水平断面図で、前記加圧機構１２は、フェル
トのような振動絶縁体１４を有する加圧体１５と、前記
支点部１３と加圧体１５とに形成された通孔１６，１７
に挿入された二本の加圧軸１８と、これらの加圧軸１８
が挿入されたスプリング１９とよりなる。すなわち、加
圧体１５はスプリング１９の付勢力により振動絶縁体１
４を介して振動子１の弾性体３の一辺をシャフト１１に
圧接する構造である。この場合、加圧軸１８は加圧方向
を決定するとともにスプリング１９を保持する。また、
シャフト１１は振動子１との摩擦面にもなるため、ブッ
シュ１０は含油性の軸受等ではなくＰＴＦＥ等の固体潤
滑材によるものが好ましい。さらに、シャフト１１と振
動子１との接触面は表面硬化処理が施されている。もち
ろん、表面硬化処理に代えて樹脂系摺動材料を接着して
もよい。

【００３６】図３は前記移動台９を示すもので、図３
（ａ）は側面図、図３（ｂ）は底面図、図３（ｃ）は正
面図である。この移動台９の両側には前記ブッシュ１０
を圧入するための軸孔２０が形成されているが、これら
の軸孔２０は互いに芯がずれないように両側を通して一
度に加工されている。

【００３７】図４は前記加圧体１５を示すもので、図４
（ａ）は側面図、図４（ｂ）は正面図、図４（ｃ）は平
面図である。図４（ａ）で明かなように、加圧体１５は
振動子１の弾性体３の一辺を両側から抱え込んで外さず
にシャフト１１に押圧するようにコの字形の形状に定め
られている。

【００３８】このような構成において、駆動部５により
圧電体４に電圧を印加し、振動子１の角部３ｂに楕円振
動を生じさせると、その振動がシャフト１１に伝達さ
れ、楕円振動の方向に応じて移動台９がシャフト１１に
沿って移動する。この場合、振動子１は扁平な弾性体３
の四辺３ａに圧電体４を固着した構成であるため扁平化
が可能となる。また、移動台９を移動させるために振動
子１は加圧機構１２によりシャフト１１に圧接される
が、シャフト１１を曲げる圧接力は複数のブッシュ１０
が支点となり、これらの支点からシャフト１１に振動子
１が当接する力点までの距離が短いため、シャフト１１
は撓むことがない。したがって、シャフト１１を長くし
てもよく、移動台９の移動距離を長くすることができ
る。そして、前述したように、プリンタヘッド、光ヘッ
ド、磁気ヘッド、光学系等の機能部品を振動子１ととも
に移動台９に装着することが可能となるため、種々の機
器に適したリニア振動アクチュエータ８を小型化及び扁
平化して得ることが可能となる。

【００３９】次に、本発明の第二の実施例（請求項３記
載の発明に対応）を図７に基づいて説明する。前記実施
例と同一構造の部分は同一符号を用い説明も省略する
（以下同様）。本実施例は、振動子１を摺動自在に支え
る平坦な摺動面２１をシャフト１１の外周に形成した構
成である。なお、摺動面２１を形成するためにシャフト
１１を切削した分だけ、移動台９の支点部１３は前記実
施例の場合よりもシャフト１１側に寄せてある。また、
シャフト１１と振動子１との接触面は表面硬化処理が施
されている。

【００４０】このような構成によれば、加工リニア振動
アクチュエータ８の小型扁平化を維持しながらシャフト
１１と振動子１との接触面積を大きくすることができる
ため、駆動力が増すとともに、シャフト１１と振動子１
との摩擦が平均化されて動作が安定する。

【００４１】次に、本発明の第三の実施例（請求項４記
載の発明に対応）を図８に基づいて説明する。本実施例
は、断面が円形のシャフト１１の曲率と等しい曲率をも
つ弧状の摺動面２２を振動子１の弾性体３に形成し、こ
の摺動面２２をシャフト１１に摺動自在に接触させるも
のである。この場合、摺動面２２を形成する方法とし
て、図８（ａ）に示すように、シャフト１１に接触する
弾性体３の一部を弧状にして摺動面２２を形成してもよ
く、図８（ｂ）に示すように、弧状の摺動面２２を有す
る耐摩耗性部材２３を弾性体３に具備するようにしても
よい。なお、図８（ａ）の場合には、シャフト１１と振
動子１との接触部に表面硬化処理を施すことが望まし
い。

【００４２】このような構成によれば、リニア振動アク
チュエータ８の小型扁平化を維持しながらシャフト１１
と振動子１との接触面積を大きくすることができるた
め、駆動力が増すとともに、シャフト１１と振動子１と
の摩擦が平均化されて動作が安定する。また、本実施例
は図７に示した前記実施例と同様の効果を有するが、前
記実施例の場合と異なる点は、長いシャフト１１を加工
することなくそのまま使用することができることであ
る。図８（ａ）の場合は、弧状の摺動面２２を振動子１
側に形成するが、摺動面２２の長さが短いため加工は容
易である。

【００４３】次に、本発明の第四の実施例（請求項５及
び７記載の発明に対応）を図９及び図１０に基づいて説
明する。本実施例は、シャフト１１に形成した平坦な摺
動面２１に振動子１を加圧機構１２により圧接する構成
において、図１０に示すように、移動台９の一部を摺動
自在に支える支持面２４をシャフト１１と平行に設け、
振動子１とシャフト１１との当接面の少なくとも一方を
加圧機構１２の加圧力Ｆの作用方向と直交する方向に対
して傾斜させ、シャフト１１と振動子１との当接力から
生ずる分力により移動台９にシャフト１１を中心として
回動するトルクＴを与え、このトルクＴにより移動台９
を支持面２４に当接させるものである。

【００４４】この場合、シャフト１１に対する振動子１
の加圧力Ｆに基づいてトルクＴを生じさせるためには、
図９（ａ）に示すように、シャフト１１に形成する摺動
面２１を垂直面に対してθなる角度をもって傾斜させる
方法と、図９（ｂ）に示すように、振動子１の角部３ｂ
を垂直面に対してθなる角度をもって傾斜させる方法と
があるが、何れの方法でもよい。また、θなる傾斜角を
もってシャフト１１の摺動面２１に接触する耐摩耗性部
材を振動子１の角部３ｂに具備させてもよい。

【００４５】このような構成によれば、振動子１をシャ
フト１１に加圧する加圧力Ｆにより移動台９をシャフト
１１の軸心回りに回動させることが可能となるため、シ
ャフト１１に摺動自在に嵌合された移動台９を、特別な
機構を追加することなく支持面２４に押しつけた状態で
移動させることが可能となる。したがって、移動台９の
ローリングを防止することが可能となる。この場合、移
動台９と支持面２４との接触面を耐摩耗性処理すること
が望ましい。実施例では、テフロンを主成分とする樹脂
の固体潤滑材料により形成した接点部材２５を移動台９
に固定し、支持面２４を焼入れしたステンレス鋼材によ
り形成した。この支持面２４は、リニア振動アクチュエ
ータ８を装着する機器の本体の一部を利用してもよい。
また、トルクＴにより移動台９が回動するときの振動子
１のずれに伴う振動は、スプリング１９及び振動絶縁体
１４により吸収される。

【００４６】次に、本発明の第五の実施例（請求項６記
載の発明に対応）を図１１及び図１２に基づいて説明す
る。本実施例は、図１１に示すように、シャフト１１を
挾んで振動子１とは反対側となる位置に移動台９の一部
（接点部材２５）を摺動自在に支える支持面２４を配設
した構成である。また、図１２は、移動台９の一部（接
点部材２６）を摺動自在に支える支持面２７が外周に形
成された断面円形の補助軸２８を、図１１の支持面２４
に代えて設けた構成である。

【００４７】このような構成によれば、移動台９におけ
る振動子１の支持部の周囲を開放することが可能とな
る。したがって、移動台９に対する振動子１の組み立て
交換作業が容易となる。特に、図１２に示す構成では、
シャフト１１と補助軸２８とを平行にしてユニット化す
ることにより、両者の相対位置が正確且つ容易に定める
ことができ、組み立て作業の容易化に寄与することが可
能である。

【００４８】なお、本実施例においても、前記実施例と
同様に、振動子１とシャフト１１との当接面の少なくと
も一方を加圧機構１２の加圧方向と直交する方向に対し
て傾斜させ、シャフト１１と振動子１との当接力から生
ずる分力により移動台９にシャフト１１を中心として回
動するトルクＴを与え、このトルクＴにより移動台９を
支持面２４に当接させる構成が採用されている。

【００４９】次に、本発明の第六の実施例（請求項２記
載の発明に対応）を図１３に基づいて説明する。本実施
例の構成が図１ないし図６において述べた第一の実施例
と異なる点は、移動台９が摺動自在に嵌合された第一の
シャフト１１と、移動台９を移動させる駆動力を得るた
めに振動子１を圧接する第二のシャフト２９とを別個に
設けた構成である。

【００５０】このような構成によれば、移動台９の動き
を規制しながら円滑に摺動させる必要がある第一のシャ
フト１１と、耐久性及び駆動力に大きく影響する第二の
シャフト２９とを、それぞれ最適な材料を選択するとと
もに摺動面の状態を任意に定めて形成することができ
る。例えば、第一のシャフト１１に関しては、耐摩耗の
表面処理を施す必要がなく、ブッシュ１０に含油性の軸
受を使用しても問題がない。また、第二のシャフト２９
に関しては、ブッシュを介して移動台９を滑らせる必要
がないため、耐摩耗の表面処理を施す方法の選択の幅が
広がり、その処理の一つとして耐摩耗性部材を接着する
ことも可能となる。

【００５１】また、振動子１を圧接する平坦な摺動面２
１を第二のシャフト２９に形成することにより、第二の
シャフト２９と振動子１との接触面積を大きくすること
ができるため、駆動力が増すとともに、摩擦が平均化さ
れて動作が安定する。

【００５２】次に、本発明の第七の実施例を図１４に基
づいて説明する。本実施例は、請求項２記載の発明と請
求項６記載の発明とを組み合わせた実施例である。請求
項２記載の発明に関する構成は、図１３において説明し
た構成と同一であるので説明を省略する。シャフト１１
を挾んで振動子１とは反対側となる位置に移動台９の一
部（接点部材２５）を摺動自在に支える支持面２４が配
設されている。また、振動子１と第二のシャフト２９の
摺動面２１との接触面の一方は垂直面に対して傾斜され
ている。したがって、第二のシャフト２９の摺動面２１
に振動子１を圧接したときに生ずる分力により、移動台
９が第一のシャフト１１の軸心回りに回動するトルクＴ
を受けて支持面２４に押しつけられる。これにより、移
動台９を安定状態で走行させることができる。このよう
に、振動子１の反対側に支持面２４を配設することによ
り、移動台９における振動子１の支持部の周囲を開放す
ることが可能となる。したがって、移動台９に対する振
動子１の組み立て交換作業が容易となる。

【００５３】次に、本発明の第八の実施例（請求項９記
載の発明に対応）を図１５に基づいて説明する。本実施
例は、移動台９が摺動自在に嵌合された第一のシャフト
１１と、加圧機構１２により振動子１が圧接される第二
のシャフト２９とを平行に配列し、移動台９を摺動自在
に支える支持面２７を第二のシャフト２９に形成し、さ
らに、図１４において説明したように、第二のシャフト
２９に形成した摺動面２１と振動子１との接触面を傾斜
させることにより、摺動面２１に対する振動子１の当接
力から生ずる分力で移動台９に回動方向のトルクＴを与
え、移動台９の一部（接点部材２６）を第二のシャフト
２９に形成した支持面２７で支えるように構成したもの
である。

【００５４】このように、振動子１を圧接させるための
第二のシャフト２９を利用して移動台９を摺動自在に支
えることができるため、構造を簡略化するとともに、第
一、第二のシャフト１１，２９の位置を定めるだけで移
動台９の走行軌跡を容易に且つ正確に定めることが可能
となる。また、第一、第二のシャフト１１，２９をユニ
ット化しておくことにより、リニア振動アクチュエータ
８を機器の本体に組み立てる作業を容易にすることがで
きる。

【００５５】次に、本発明の第九の実施例（請求項８記
載の発明に対応）を図１６に基づいて説明する。本実施
例は、移動台９が摺動自在に嵌合された第一のシャフト
１１と、加圧機構１２により振動子１が圧接される第二
のシャフト２９との中心を結ぶ直線３０に対して、加圧
機構１２の加圧力Ｆが作用する方向を角度θだけ傾斜さ
せ、第二のシャフト２９と振動子１との当接力に基づく
反力により移動台９の一部（接点部材２６）を支持面２
７（本実施例においては第二のシャフト２９に形成）に
当接させるようにしたものである。

【００５６】すなわち、第二のシャフト２９に振動子１
を当接させると、その当接力（加圧力Ｆ）に対する反力
が第一のシャフト１１の中心から離れた方向に作用し、
その反力は移動台９の支持部１３に作用するため、移動
台９は第一のシャフト１１の軸心回りの方向にトルクＴ
を受ける。したがって、特別な機構を追加することなく
移動台９を支持面２７に押しつけた状態で移動させるこ
とが可能となる。これにより、移動台のローリングを防
止することが可能となる。

【００５７】この場合、第二のシャフト２９には振動子
１の圧力を受ける平坦な摺動面２１が形成されている
が、この摺動面２１は振動子１の加圧力Ｆが作用する方
向に対して垂直であるため、前記実施例のように摺動面
２１と振動子１との当接による分力で移動台９にトルク
Ｔを与えるものではなく、加圧機構１２の加圧力Ｆの作
用する方向を直線３０に対して傾斜させた構成によるも
のである。このことは、図１７に示すように、振動子１
に弧状の摺動面２２を形成した場合も同様である。図１
９に示す構成の場合は、円筒形の第二のシャフト２９を
加工せずに使用することができるため、加工面からみる
と有利である。

【００５８】なお、前記実施例において、シャフト１１
又は２９と振動子１との当接力から生ずる分力により、
或いは、シャフト１１，２９の中心を結ぶ直線３０に対
して加圧機構１２の加圧力Ｆが作用する方向を傾斜させ
ることにより、移動台９にトルクＴを与える実施例につ
いて述べたが、バネ等により移動台９を付勢することに
より、移動台９を支持面２４又は２７に押しつけること
も可能である。

【００５９】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、振動子は
扁平な弾性体の四辺に圧電体を固着した構成であるため
扁平化が可能となる。また、シャフトに嵌合された移動
台に支持された振動子を圧接機構でシャフトに圧接する
ことにより移動台が移動するが、移動台に機能部品を扁
平な振動子とともに装着することが可能となるため、小
型化及び扁平化したリニア振動アクチュエータを得るこ
とが可能となる。さらに、移動台を移動させるために振
動子は加圧機構によりシャフトに圧接されるが、シャフ
トを曲げる圧接力は複数の軸受が支点となり、これらの
支点からシャフトに振動子が当接する力点までの距離が
短いため、シャフトは撓むことがない。したがって、シ
ャフトを長くしてもよく、移動台の移動距離を長くする
ことが可能となる。

【００６０】請求項２記載の発明によれば、振動子は扁
平な弾性体の四辺に圧電体を固着した構成であるため扁
平化が可能となる。また、第一のシャフトに嵌合された
移動台に支持された振動子を圧接機構で第二のシャフト
に圧接することにより移動台が移動するが、移動台に機
能部品を扁平な振動子とともに装着することが可能とな
るため、小型化及び扁平化したリニア振動アクチュエー
タを得ることが可能となる。さらに、移動台を移動させ
るために振動子は加圧機構により第二のシャフトに圧接
されるが、第二のシャフトを曲げる圧接力は複数の軸受
が支点となり、これらの支点から第二のシャフトに振動
子が当接する力点までの距離が短いため、第二のシャフ
トは撓むことがない。したがって、第二のシャフトを長
くしてもよく、移動台の移動距離を長くすることが可能
となる。さらに、移動台の走行を案内する第一のシャフ
トと、振動子を圧接する第二のシャフトとを別個に設け
ているため、移動台の動きを規制しながら円滑に摺動さ
せる必要がある第一のシャフトと、耐久性及び駆動力に
大きく影響する第二のシャフトとを、それぞれ最適な材
料を選択するとともに摺動面の状態を任意に定めて形成
し、リニア振動アクチュエータの性能を高めることが可
能となる。

【００６１】請求項３記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の発明において、振動子を摺動自在に支える平
坦な摺動面をシャフトの外周に形成したので、リニア振
動アクチュエータの小型扁平化を維持しながらシャフト
と振動子との接触面積を大きくすることができ、したが
って、駆動力を増すとともに、シャフトと振動子との摩
擦を平均化して動作を安定させることができる。

【００６２】請求項４記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、断面が円形のシャフトの曲率と等し
い曲率をもって前記シャフトに摺動自在に接触する弧状
の摺動面を振動子に設けたので、リニア振動アクチュエ
ータの小型扁平化を維持しながらシャフトと振動子との
接触面積を大きくすることができ、したがって、駆動力
を増すとともに、シャフトと振動子との摩擦を平均化し
て動作を安定させることができる。

【００６３】請求項５記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の発明において、移動台を支える支持面を設
け、加圧機構により振動子をシャフトに加圧する加圧力
の方向を設定し、この加圧力により移動台をシャフトの
軸心回りに回動させて支持面に押し当てるようにしたの
で、シャフトに摺動自在に嵌合された移動台を、特別な
機構を追加することなく支持面に押しつけた状態で移動
させることが可能となる。したがって、移動台のローリ
ングを防止することが可能となる。

【００６４】請求項６記載の発明によれば、請求項１記
載の発明において、シャフトを挾んで振動子とは反対側
となる位置に移動台の一部を摺動自在に支える支持面を
配設したので、移動台における振動子の支持部の周囲を
開放することが可能となる。したがって、移動台に対す
る振動子の組み立て交換作業が容易となる。

【００６５】請求項７記載の発明によれば、請求項１又
は２記載の発明において、移動台を摺動自在に支える支
持面を設け、振動子とシャフトとの当接面の少なくとも
一方を加圧機構の加圧方向と直交する方向に対して傾斜
させ、シャフトと振動子との当接力から生ずる分力によ
り移動台の一部を支持面に当接させるようにしたので、
シャフトに摺動自在に嵌合された移動台を、特別な機構
を追加することなく支持面に押しつけた状態で移動させ
ることが可能となる。したがって、移動台のローリング
を防止することが可能となる。

【００６６】請求項８記載の発明は、請求項２の発明に
おいて、移動台が摺動自在に嵌合された第一のシャフト
と、加圧機構により振動子が圧接される第二のシャフト
と、移動台を摺動自在に支える支持面とを平行に配列
し、第一のシャフトと第二のシャフトとの中心を結ぶ直
線に対して前記加圧機構の加圧力が作用する方向に角度
をもたせ、第二のシャフトと前記振動子との当接力に基
づく反力により移動台の一部を支持面に当接させるよう
にしたので、第一のシャフトと第二のシャフトとの中心
を結ぶ直線に対して加圧機構の加圧力が作用する方向に
角度をもたせることにより、第二のシャフトと振動子と
の当接力に基づく反力により移動台の一部を支持面に当
接させることが可能となるため、シャフトに摺動自在に
嵌合された移動台を、特別な機構を追加することなく支
持面に押しつけた状態で移動させることが可能となる。
したがって、移動台のローリングを防止することが可能
となる。

【００６７】請求項９記載の発明は、請求項５記載の発
明において、移動台が摺動自在に嵌合された第一のシャ
フトと、加圧機構により振動子が圧接される第二のシャ
フトとを平行に配列し、前記移動台を摺動自在に支える
支持面を前記第二のシャフトに形成したので、第一のシ
ャフトに摺動自在に嵌合された移動台を、第二のシャフ
トを利用して支えることができ、これにより構造を簡略
化するとともに、第一、第二のシャフトの位置を定める
だけで移動台の走行軌跡を容易に且つ正確に定めること
が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例におけるリニア振動アク
チュエータを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は底
面図である。

【図２】リニア振動アクチュエータを底面側から見た水
平断面図である。

【図３】移動台を示すもので、図３（ａ）は側面図、図
３（ｂ）は底面図、図３（ｃ）は正面図である。

【図４】加圧機構の加圧体を示すもので、図４（ａ）は
側面図、図４（ｂ）は正面図、図４（ｃ）は平面図であ
る。

【図５】振動子を示す平面図である。

【図６】振動子の動作を示す説明図である。

【図７】本発明の第二の実施例におけるリニア振動アク
チュエータを示す縦断側面図である。

【図８】本発明の第三の実施例におけるシャフトと振動
子との関係を示す側面図である。

【図９】本発明の第四の実施例におけるシャフトと振動
子との関係を示す側面図である。

【図１０】本発明の第四の実施例におけるリニア振動ア
クチュエータを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は
底面図である。

【図１１】本発明の第五の実施例におけるリニア振動ア
クチュエータを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は
底面図である。

【図１２】本発明の第五の実施例におけるリニア振動ア
クチュエータを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は
底面図である。

【図１３】本発明の第六の実施例におけるリニア振動ア
クチュエータを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は
底面図である。

【図１４】本発明の第七の実施例におけるリニア振動ア
クチュエータを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は
底面図である。

【図１５】本発明の第八の実施例におけるリニア振動ア
クチュエータを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は
底面図である。

【図１６】本発明の第九の実施例におけるリニア振動ア
クチュエータを示すもので、（ａ）は側面図、（ｂ）は
底面図である。

【図１７】リニア振動アクチュエータの変形例を示す側
面図である。

【符号の説明】

１振動子２空間部３弾性体４圧電体９移動台１０軸受部１１シャフト、第一のシャフト１２加圧機構２１，２２摺動面２４，２７支持面２９第二のシャフト３０第一のシャフトと第二のシャフトとの中
心を結ぶ直線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】中央部に空間部を有する扁平な四角形形
状の弾性体の四辺に圧電体を固着してなる振動子と、シ
ャフトに摺動自在に嵌合された少なくとも二つの軸受部
を有する移動台と、一端が前記移動台に支持され前記軸
受部の間に位置する他端で前記振動子を前記シャフトに
圧接する加圧機構とよりなることを特徴とするリニア振
動アクチュエータ。
【請求項２】中央部に空間部を有する扁平な四角形形
状の弾性体の四辺に圧電体を固着してなる振動子と、平
行に架設された第一及び第二のシャフトと、前記第一の
シャフトに摺動自在に嵌合された少なくとも二つの軸受
部を有する移動台と、一端が前記移動台に支持され前記
軸受部の間に位置する他端で前記振動子を前記第二のシ
ャフトに圧接する加圧機構とよりなることを特徴とする
リニア振動アクチュエータ。
【請求項３】振動子を摺動自在に支える平坦な摺動面
をシャフトの外周に形成したことを特徴とする請求項１
又は２記載のリニア振動アクチュエータ。
【請求項４】断面が円形のシャフトの曲率と等しい曲
率をもって前記シャフトに摺動自在に接触する弧状の摺
動面を振動子に設けたことを特徴とする請求項１又は２
記載のリニア振動アクチュエータ
【請求項５】移動台の移動方向に沿って前記移動台を
支える支持面を設け、加圧機構により振動子をシャフト
に加圧する加圧力の方向を設定し、この加圧力により前
記移動台をシャフトの軸心回りに回動させて前記支持面
に押し当てるようにしたことを特徴とする請求項１又は
２記載のリニア振動アクチュエータ。
【請求項６】シャフトを挾んで振動子とは反対側とな
る位置に移動台の一部を摺動自在に支える支持面を配設
したことを特徴とする請求項１記載のリニア振動アクチ
ュエータ。
【請求項７】移動台を摺動自在に支える支持面を設
け、振動子とシャフトとの当接面の少なくとも一方を加
圧機構の加圧方向と直交する方向に対して傾斜させ、前
記シャフトと前記振動子との当接力から生ずる分力によ
り前記移動台の一部を前記支持面に当接させるようにし
たことを特徴とする請求項１又は２記載のリニア振動ア
クチュエータ。
【請求項８】移動台が摺動自在に嵌合された第一のシ
ャフトと、加圧機構により振動子が圧接される第二のシ
ャフトと、前記移動台を摺動自在に支える支持面とを平
行に配列し、前記第一のシャフトと前記第二のシャフト
との中心を結ぶ直線に対して前記加圧機構の加圧力が作
用する方向に角度をもたせ、前記第二のシャフトと前記
振動子との当接力に基づく反力により前記移動台の一部
を前記支持面に当接させるようにしたことを特徴とする
請求項２記載のリニア振動アクチュエータ。
【請求項９】移動台が摺動自在に嵌合された第一のシ
ャフトと、加圧機構により振動子が圧接される第二のシ
ャフトとを平行に配列し、前記移動台を摺動自在に支え
る支持面を前記第二のシャフトに形成したことを特徴と
する請求項５記載のリニア振動アクチュエータ。