JPH10243669A - 振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】弾性体の速度成分を高感度で検出するように配
置した検出用圧電素子を備えた振動アクチュエータを提
供する。 【解決手段】弾性体本体部１１の表面に接着された矩形
薄板状の圧電素子１２ａ〜１２ｄに駆動電圧を印加して
励振すると、弾性体本体部１１に、相対運動部材２１と
の接触面と平行な方向に振動する縦振動と縦振動の振動
方向と交わる方向へ振動する屈曲振動とが発生し、それ
らの調和モードにより、駆動力取出部材１３ａと１３ｂ
が楕円運動して相対運動部材２１が直進移動する。弾性
体本体部１１の運動を電気信号として検出する検出用圧
電素子１２ｅと１２ｆを、屈曲振動の複数の節のうち中
央部の節を挟む両側の節Ｂ４ｂとＢ４ｄの位置の近傍で
節に左右対称にして、しかも弾性体本体部１１の長辺の
近傍に局部的に設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば圧電素子等
の電気機械変換素子を接合された弾性体に複数の振動モ
ードを調和的に発生させて、弾性体に加圧接触される相
対運動部材との間で相対運動を生じる振動アクチュエ一
夕に関する。

【０００２】

【従来の技術】弾性体の表面に例えば圧電素子，電歪素
子ないしは磁歪素子等からなる電気機械変換素子を例え
ば接着により接合し、この電気機械変換素子に駆動電圧
を印加することにより弾性体に複数の振動モードを調和
的に発生させ、弾性体表面に楕円運動を発生させること
により、弾性体に加圧接触される相対運動部材との間で
相対運動を生じる振動アクチュエータが知られている。

【０００３】この種の振動アクチュエータについて、例
えば「光ピックアップ移動を目的とした圧電リニア・モ
ータ」（宮川義郎他：第５回電磁力関連のダイナミック
シンポジウム講演論文集，第３９３頁〜第３９８頁）に
は、その構成と負荷特性とが報告されている。

【０００４】図８は、特開平７−２６４８８２号公報に
開示されたこの種の振動アクチュエータの駆動原理を説
明する図である。図８（ａ），（ｂ）に示すように、直
方体状の弾性体本体部１ａの一方の表面には、圧電素子
２ａ〜２ｄが４枚貼付されている。圧電素子２ａ，２ｂ
は電気エネルギーを機械エネルギーに変換する駆動用圧
電素子であり、一方、圧電素子２ｃ，２ｄは発生する変
位を電気エネルギーに変換して外部に出力するための振
動モニタ用圧電素子である。

【０００５】また、弾性体本体部１ａのもう一方の平面
であって弾性体に生じる屈曲振動の腹となる位置には、
突起状に駆動力取出部１ｂ，１ｃが設けられており、図
示しない相対運動部材に加圧された状態で接触してい
る。

【０００６】ここで、駆動用圧電素子２ａ，２ｂに図示
しない駆動電圧発生装置から駆動電圧を印加すると、弾
性体本体部１ａには図８の（ｃ）に示すような縦振動お
よび屈曲振動が発生する。このような振動発生時に縦振
動および屈曲振動の共通の節となる弾性体本体部１の長
手方向中央部には、ばね等を利用した付勢機構が固定面
を介して取りつけられており、弾性体本体部１を駆動力
取出部１ｂ，１ｃを介して相対運動部材に付勢する。

【０００７】弾性体本体部１に発生する縦振動１次モー
ド（図８（ｃ）のＬ１ａ）と屈曲振動４次モード（図８
（ｃ）のＢ４）との振動の合成により、駆動力取出部１
ｂ，１ｃの先端部（相対運動部材との接触面側）は楕円
状に変位し、相対運動部材との間で相対運動を発生す
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図８の
従来技術においては、検出用圧電素子２ｃ，２ｄは屈曲
振動の節Ｂ４ａ，Ｂ４ｅの位置に無関係に設置されてい
るので、検出用圧電素子２ｃ，２ｄから取り出される検
出信号には、弾性体本体部１ａの屈曲振動による変位と
縦振動による歪の双方を含んだ信号となる。そのため、
検出用圧電素子２ｃ，２ｄから得られた信号により相対
運動部材を速度制御しようとするとき、屈曲振動による
変位成分はノイズとなってしまい、精度よく速度制御で
きないおそれがある。

【０００９】本発明は、弾性体の速度成分を高感度で検
出することができる振動アクチュエータを提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

（１）実施の形態の図１に対応づけて本発明を説明す
る。請求項１の発明は、電気機械変換素子１２ａ〜１２
ｆが接合された直方体状の弾性体１０と、弾性体１０に
加圧接触される相対運動部材２１とを備え、駆動電圧を
印加して電気機械変換素子１２ａ〜１２ｄを励振するこ
とにより、縦振動と、その縦振動の振動方向と交わる方
向へ振動する屈曲振動とを弾性体１０に発生させて、弾
性体１０と相対運動部材２１との間に相対運動を行なわ
せる振動アクチュエータに適用される。そして、弾性体
１０の振動状態を電気信号として検出する検出用電気機
械変換素子１２ｅを屈曲振動の複数の節Ｂ４ａ〜Ｂ４ｅ
の少なくとも一箇所の近傍にその節Ｂ４ｂを中心として
対称に設けることにより、上述した目的が達成される。 （２）請求項２の発明のように、屈曲振動の複数の節Ｂ
４ａ〜Ｂ４ｅの中で縦振動の歪が最大の節Ｂ４ｃに検出
用電気機械変換素子１２ｉ（図５）を設けることができ
る。 （３）請求項３の発明のように、節Ｂ４ｂ，Ｂ４ｄの位
置で弾性体１０の長辺の近傍に局部的に検出用電気機械
変換素子１２ｅ，１２ｆを設けてもよい。 （４）請求項４の発明は、電気機械変換素子１２ａ〜１
２ｆが接合された直方体状の弾性体１０と、弾性体１０
に加圧接触される相対運動部材２１とを備え、駆動電圧
を印加して電気機械変換素子１２ａ〜１２ｄを励振する
ことにより、１次縦振動と縦振動の振動方向と交わる方
向へ振動する４次屈曲振動とを弾性体１０に発生させ
て、弾性体１０と相対運動部材２１との間に相対運動を
行なわせる振動アクチュエータに適用される。そして、
弾性体１０の振動状態を電気信号として検出する検出用
電気機械変換素子１２ｉ（図５）を、屈曲振動の節Ｂ４
ａ〜Ｂ４ｅのうち弾性体１０の長手方向の中央部に最も
近い節Ｂ４ｃに設けることにより、上述した目的を達成
する。 （５）請求項５の発明のように、弾性体１０の振動状態
を電気信号として検出する検出用電気機械変換素子１２
ｇ，１２ｈ（図４）を、屈曲振動の節Ｂ４ａ〜Ｂ４ｅの
うち弾性体１０の長手方向の中央部に最も近い節Ｂ４ｃ
の両側の節Ｂ４ｂ，Ｂ４ｄに設けることにより、上述し
た目的を達成してもよい。

【００１１】以上の課題を解決するための手段の項では
実施の形態の図に対応づけて本発明を説明したが、これ
により本発明が実施の形態に限定されるものではない。

【００１２】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）以下、本発明の実施の形態を添付
図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以降の各実
施の形態の説明は、振動アクチュエータとして超音波の
振動域を利用したりリニア型超音波アクチュエータを例
にとって行う。

【００１３】図１は、本発明の第１実施の形態の超音波
アクチュエータに使用される弾性体の概略構造を示す斜
視図であり、図２は第１実施の形態で用いる弾性体の振
動モードを合わせて示す平面図である。

【００１４】図１に示すように、第１の実施の形態の超
音波アクチュエータに使用される弾性体１０は、電気機
械変換素子１２ａ〜１２ｆが接合された弾性体本体部１
１と、弾性体本体部１１に加圧接触される相対運動部材
２１とを備える。この超音波アクチュエータは、駆動電
圧を印加して電気機械変換素子１２ａ〜１２ｄを励振す
ることにより、弾性体１０の駆動力取出部に、１次縦振
動と、縦振動の振動方向と交わる方向に振動する４次屈
曲振動とを合成した振動（楕円振動）を発生させて、弾
性体１０から相対運動部材２１に駆動力を伝達する。す
なわち、弾性体１０と相対運動部材２１は相対運動を行
う。なお、縦振動も屈曲振動も定在波である。

【００１５】第１実施の形態の超音波アクチュエ一夕に
使用される弾性体１０を図１および図２（ｂ）を参照し
てさらに説明する。弾性体１０は、直方体状の弾性体本
体部１１と、弾性体本体部１１の一方の平面１１ａに接
着されて接合された４枚の駆動用圧電素子１２ａ，１２
ｂ，１２ｃ，１２ｄと、同じ平面１１ａに接着されて接
合された２枚の検出用圧電素子１２ｅ，１２ｆと、弾性
体本体部１１の他方の平面１１ｂに短辺方向に設けられ
た駆動力取出部１３ａ，１３ｂと、駆動力取出部１３
ａ，１３ｂが相対運動部材２１と接触する面に接着され
て摺動状態を向上させる摺動材１４ａ，１４ｂとを備え
る。なお、圧電素子を弾性体本体１１の裏面１１ｂに設
けてもよい。

【００１６】弾性体本体部１１は、金属またはプラスチ
ック等の弾性部材から直方体状に成形されて構成され
る。圧電素子１２ａ〜１２ｆは、例えばＰＺＴにより薄
板状に形成される。圧電素子１２ａ〜１２ｄは、電気エ
ネルギーを機械エネルギーに変換する駆動用圧電素子で
ある。図示しない駆動電圧発生装置によって、圧電素子
１２ａ，１２ｃには第１の交流電圧が印加される。ま
た、圧電素子１２ｂ，１２ｄには第１の交流電圧とは電
気的に位相が（π／２）だけ異なる第２の交流電圧が印
加される。一方、圧電素子１２ｅ，１２ｆは、弾性体本
体部１１に発生する振動状態をモニタするための検出用
圧電素子であり、制御回路に接続される。弾性体本体部
１１は一般的にＧＮＤ電位に接続される。

【００１７】突起状に形成された駆動力取出部１３ａ，
１３ｂは、本実施の形態では、駆動効率の観点から、弾
性体本体部１１に生じる屈曲振動の腹となる位置に設け
られる。この実施の形態では腹Ｂ４ｆ，Ｂ４ｇに対応し
た箇所に設けている。

【００１８】駆動力取出部１３ａ，１３ｂは、本実施の
形態では弾性体本体部１１と一体に形成したが、別部品
として組み立ててもよい。また、圧電素子１２ａ〜１２
ｆはそれぞれ別々のものとしたが、１枚の矩形平板状の
圧電素子を弾性体本体部１１の面１１ａ上に接着し、そ
の表面の適所に図１と同一形状に電極を形成してもよ
い。コスト的には後者が有利であり、効率の点からは実
施の形態の方式が有利である。

【００１９】図２（ａ）は図１の弾性体１０の４次の屈
曲振動モードの各部の振幅ＡＰと、１次の縦振動モード
の各部の歪ＳＴを示す。Ｂ４ａ〜Ｂ４ｅは屈曲振動モー
ドの振幅が零の節を示し、Ｂ４ｆ，Ｂ４ｇは振幅が最大
の腹を示している。図１および図２（ｂ）に示すよう
に、検出用圧電素子１２ｅ，１２ｆは、弾性体本体部１
１の屈曲振動の節Ｂ４ｂ，Ｂ４ｄに対応させて、弾性体
本体部１１の長辺の近傍に駆動用圧電素子１２ａ〜１２
ｄを局部的に切り欠いて形成された領域に、薄板半円筒
状に形成されている。これらの検出用圧電素子１２ｅ，
１２ｆは、節Ｂ４ｂとＢ４ｄをそれぞれ中心として左右
対称である。検出用圧電素子１２ｅ，１２ｆは略同一の
信号を出力するので、いずれか一方だけを設けてもよ
い。

【００２０】次に、弾性体本体部１１の５個の節のう
ち、中央の節Ｂ４ｃを挟んで両側に位置する節Ｂ４ｂと
Ｂ４ｄに対応させて検出用圧電素子１２ｅ，１２ｆを設
けることの意味について説明する。検出用圧電素子１２
ｅ，１２ｆにより弾性体本体部１１の振動をモニタして
相対運動部材２１の速度を演算するためには、縦振動の
歪成分だけを検出すればよく、屈曲振動の振幅成分は必
須ではない。屈曲振動の節に検出用圧電素子を配置する
と屈曲振動成分による信号成分が少なくなり、縦振動成
分の弾性体の歪に応じた信号が効率よく取り出せる。し
かしながら、屈曲振動の腹Ｂ４ａとＢ４ｅは弾性体本体
部１１の両端に近く、縦振動による歪は図２（ａ）の曲
線ＳＴが示すように小さい。この第１の実施の形態で
は、上述した通り、弾性体本体部１１の５個の節のう
ち、中央の節Ｂ４ｃを挟んで両側に位置する節Ｂ４ｂと
Ｂ４ｄに対応させて検出用圧電素子１２ｅ，１２ｆを設
けたので、高感度で縦振動成分を検出することができ
る。その結果、検出用圧電素子１２ｅ，１２ｆの面積を
小さくできて駆動用圧電素子の面積を大きくすることが
でき、小型で大出力の超音波アクチュエータを提供する
ことができる。

【００２１】図３は弾性体に発生する縦振動および屈曲
振動を経時的に示す説明図である。ここで、図３を参照
しながら、本実施の形態の超音波アクチュエータの動作
原理を経時的に説明する。なお、図３の超音波アクチュ
エータでは、図１の駆動用圧電素子１２ａ〜１２ｄに代
えて２枚の駆動用圧電素子１２ａ’１２ｂ’を用いてい
る。

【００２２】図３（ａ）は、超音波アクチュエータに入
力される２相の高周波電圧Ａ，Ｂの時間的変化を時間ｔ
１〜時間ｔ９で示す。図３（ａ）の横軸は、高周波電圧
の実効値を示す。図３（ｂ）は、超音波アクチュエータ
の断面の変形の様子を示し、超音波アクチュエータに発
生する屈曲振動の時間的変化（ｔ１〜ｔ９）を示す。図
３（ｃ）は、超音波アクチュ工一夕１０の断面の変形の
様子を示し、超昔波アクチュエータ１０に発生する縦振
動の時間的変化（ｔ１〜ｔ９）を示す。図３（ｄ）は、
超音波アクチュ工一夕１０の駆動力取出部１３ａ，１３
ｂに発生する楕円運動の時間的変化（ｔ１〜ｔ９）を示
す。

【００２３】次に、本実施例の超音波アクチュエータの
動作を、時間的変化（ｔ１〜ｔ９）ごとに説明する。時
間ｔ１において、図３（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３（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Ｙ
１と質点Ｚ１とが振幅零となる。また、図３（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と質点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３（ｄ）に示すように、上記両振動が複合され、
質点Ｙ１と質点Ｙ２との運動の合成が質点Ｙの運動とな
り、また、質点Ｚ１と質点Ｚ２との運動の合成が質点Ｚ
の運動となる。

【００２４】時間ｔ２において、図３（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３（ｂ）に示すように、高周波電圧Ａに
よる届曲運動が発生し、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３（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
３（ｄ）に示すように、上記両振動が複合され、質点Ｙ
と質点Ｚとが時間ｔ１のときよりも左回りに移動する。

【００２５】時間ｔ３において、図３（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は同相の負の電圧を発生する。図３（ｂ）に示すよ
うに、高周波電圧Ａおよび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のときよりも負方向に
増幅され、最大の負の振幅値を示す。質点Ｚ１が時間ｔ
２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。また、図３（ｃ）に示すように、高周波電圧Ａお
よびＢによる縦振動が互いに打ち消しあい、質点Ｙ２と
質点Ｚ２とが元の位置に戻る。その結果として、図３
（ｄ）に示すように、上記両振動が複合され、質点Ｙと
質点Ｚとが時間ｔ２のときよりも左回りに移動する。

【００２６】時間ｔ４において、図３（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３（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は時間ｔ３のときよりも振幅
が低下する。また、図３（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と質点Ｚ２が収縮
する。その結果、図３（ｄ）に示すように、上記両振動
が複合され、質点Ｙと質点Ｚとが時間ｔ３のときよりも
左回りに移動する。

【００２７】時間ｔ５において、図３（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３（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と質点Ｚｌとが振幅零となる。また、
図３（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と質点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。その結果として、図３（ｄ）に示すように、上記
両振動が復合され、質点Ｙと質点Ｚとが時間ｔ４のとき
よりも左回りに移動する。

【００２８】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および縦振動が発生し、そ
の結果、図３（ｄ）に示すように、質点Ｙおよび質点Ｚ
が左回りに移動し、楕円運動をする。

【００２９】以上の原理により、この超音波アクチュエ
ータは、駆動力取出部１３ａ，１３ｂの先端に楕円運動
を発生させ、駆動力を発生させる構成となっている。し
たがって、駆動力取出部１３ａ，１３ｂの先端を相対運
動部材２１に加圧しておけば、弾性体本体部１１と相対
運動部材２１との間で相対運動が発生する。

【００３０】このように、圧電素子１２ａ’，１２ｂ’
に電気的に位相が（π／２）だけ異なる交流電圧を印加
することにより、弾性体本体部１１に縦振動と屈曲振動
とが生じ、それぞれが駆動方向の運動成分と駆動方向と
垂直な運動成分とになって楕円運動が発生する。

【００３１】（第２の実施の形態）図４は第２の実施の
形態の超音波アクチュエータにおける弾性体１０の概略
構造を示す斜視図、図２（ｃ）はその平面図である。検
出用圧電素子１２ｇ，１２ｈは薄板矩形状に形成され、
弾性体本体部１１の屈曲振動の節Ｂ４ｂ，Ｂ４ｄの位置
の近傍に、弾性体本体部１１の短辺方向のほぼ全域にわ
たって設けられている。すなわち、検出用圧電素子１２
ｇは駆動用圧電素子１２ａと１２ｂの間の領域におい
て、検出用圧電素子１２ｈは駆動用圧電素子１２ｃと１
２ｄの間の領域において、それぞれ節Ｂ４ｂとＢ４ｄの
近傍で節を中心として左右対称に幅寸法を振分けて設け
られている。

【００３２】この場合も、図１の実施の形態の場合と同
様に、検出用圧電素子から出力される検出信号には屈曲
振動の振幅成分が少なくなり、縦振動成分である弾性体
の歪に応じた信号が効率よく取り出せるので、高感度で
縦振動を検出することができる。その結果、駆動用圧電
素子の面積を大きくすることができ、小型で大出力の超
音波アクチュエータを提供することができる。

【００３３】（第３の実施の形態）図５は第３の実施の
形態の超音波アクチュエータにおける弾性体の概略構造
を示す斜視図、図２（ｄ）はその平面図である。検出用
圧電素子１２ｉは薄板矩形状に形成され、弾性体本体部
１１の屈曲振動の節Ｂ４ｃの位置の近傍に、弾性体本体
部１１の短辺方向のほぼ全域にわたって設けられてい
る。すなわち、検出用圧電素子１２ｉは駆動用圧電素子
１２ｂと１２ｃとの間の領域において、節Ｂ４ｃの近傍
に節を中心として左右対称に幅寸法を振分けて設けられ
ている。

【００３４】この場合も、図１の実施の形態の場合と同
様に、検出用圧電素子からの検出信号には屈曲振動の振
幅成分が少なくなり、縦振動成分である弾性体の歪に応
じた信号が効率よく取り出せるので、高感度で縦振動を
検出することができる。また、節Ｂ４ｃにおける縦振動
の歪は最大であり、第１および第２の実施の形態に比べ
てさらに高感度に速度成分を検出できる。

【００３５】（具体例）図６および図７は図１に示した
第１の実施の形態の超音波アクチュエータのさらに具体
例を示す図である。この超音波アクチュエータの弾性体
本体部１１１は図７に示すように、弾性体本体部１１１
の表面に１枚の圧電素子１１２を接着し、その圧電素子
１１２の表面に、図１（ｂ）の圧電素子１２ａ〜１２ｄ
と同様な形状の電極１１２ａ〜１１２ｄを形成して駆動
用圧電素子を形成し、さらに、図１（ｂ）の圧電素子１
２ｅ，１２ｆと同様な形状の電極１１２ｅ，１１２ｆを
形成して検出用圧電素子を形成する。さらに、弾性体本
体部１１１の中央部の両側には弾性体の短辺方向および
長辺方向の位置決め用のピン１２５が立設されている。

【００３６】図６に示すように、相対運動部材２１０は
基台３００上に設置したローラ３０１上に支持されてい
る。基台３００の中央部には門型支持部材３０２が設け
られ、その支持部材中央部には弾性体１１０を相対運動
部材１２１に押圧する付勢機構３０３が設置されてい
る。付勢機構３０３は不図示のばねとそのばね力を調節
する調節ネジとで構成される。付勢機構は実施の形態以
外にも各種の方式を採用でかいる。また、ピン１２５は
門型支持部材３０２を貫通して弾性体１１０の短辺方向
および長辺方向の位置を制限する。左右の位置制限機構
も実施の形態に限定されず各種の方式を採用できる。

【００３７】このように構成された超音波アクチュエー
タの駆動用電極１１２ａ〜１１２ｄに交流電圧を印加す
ると、上述したようにして相対運動部材１２１がローラ
３０１に支持されながら長手方向に直進運動する。

【００３８】

【発明の効果】

（１）本発明によれば、屈曲振動の節の近傍に節を中心
として左右対称に検出用機械電気変換素子を設置したの
で、感度よく縦振動による歪成分に起因した信号を取り
出すことができる。 （２）請求項２の発明のように、縦振動による歪が最大
となる屈曲振動の節の位置に検出用電気機械変換素子を
設置すれば、最も効率よく縦振動による歪成分を取り出
すことができる。 （３）請求項３の発明のように、屈曲振動の節に対応す
る位置であって弾性体の長辺の近傍にのみ検出用電気機
械変換素子を設置すれば、検出用電気機械変換素子を小
さくできるため、その分、駆動用電気機械変換素子の面
積を大きく取ることができる。 （４）請求項４の発明のように、１次縦振動モードと４
次屈曲振動モードの調和振動モードで弾性体の駆動力取
出部材に調和振動を発生させて用いる場合には、弾性体
の中央部に位置する屈曲振動の節に検出用電気機械変換
素子を設置すれば、最も効率よく縦振動による弾性体の
変形を取り出すことができる。この場合、中央部に設け
る代りに、中央部を挟んで左右の節に検出用電気機械変
換素子を設置しても弾性体の両端側の節に設置する場合
に比べて、効率よく縦振動による弾性体の変形を検出で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態による超音波アクチュエ
ータに使用される弾性体の概略斜視図

【図２】（ａ）は本発明の一実施の形態による弾性体の
振動モードを説明する図、（ｂ）は図１の弾性体の平面
図、（ｃ）は図４の弾性体の平面図、（ｄ）は図５の弾
性体の平面図

【図３】本発明による超音波アクチュエータの作動原理
を説明する図

【図４】第２の実施の形態の超音波アクチュエータにお
ける弾性体の概略構造を示す斜視図

【図５】第３の実施の形態の超音波アクチュエータにお
ける弾性体の概略構造を示す斜視図

【図６】本発明による第１の実施の形態による弾性体を
用いたリニア型超音波モータの具体例を示す斜視図

【図７】図６の超音波モータの弾性体の斜視図

【図８】従来の振動アクチュエータを説明する図

【符号の説明】

１０，１１０ 弾性体 １１，１１Ａ，１１Ｂ，１１１ 弾性体本体部 １２ａ〜１２ｄ，１１２ 駆動用圧電素子 １２ｅ〜１２ｉ 検出用圧電素子 １３ａ，１３ｂ 駆動力取出部材 １１２ａ〜１１２ｄ 駆動用電極 １１２ｅ，１１２ｆ 検出用電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電気機械変換素子が接合された直方体状の
   弾性体と、 前記弾性体に加圧接触される相対運動部材とを備え、 駆動電圧を印加して前記電気機械変換素子を励振するこ
   とにより、縦振動と前記縦振動の振動方向と交わる方向
   へ振動する屈曲振動とを前記弾性体に発生させて、前記
   弾性体と前記相対運動部材との間に相対運動を行なわせ
   る振動アクチュエータにおいて、 前記弾性体の振動状態を電気信号として検出する検出用
   電気機械変換素子を前記屈曲振動の複数の節の少なくと
   も一箇所の近傍にその節を中心として対称に設けること
   を特徴とする振動アクチュエータ。
2. 【請求項２】請求項１の振動アクチュエータにおいて、 前記屈曲振動の複数の節の中で前記縦振動の歪が最大の
   節に前記検出用電気機械変換素子を設けることを特徴と
   する振動アクチュエータ。
3. 【請求項３】請求項１または２の振動アクチュエータに
   おいて、 前記検出用電気機械変換素子は、前記節の位置で前記弾
   性体の長辺の近傍に局部的に設けることを特徴とする振
   動アクチュエータ。
4. 【請求項４】電気機械変換素子が接合された直方体状の
   弾性体と、 前記弾性体に加圧接触される相対運動部材とを備え、 駆動電圧を印加して前記電気機械変換素子を励振するこ
   とにより、１次縦振動と前記縦振動の振動方向と交わる
   方向へ振動する４次屈曲振動とを前記弾性体に発生させ
   て、前記弾性体と前記相対運動部材との間で相対運動を
   行なわせる振動アクチュエータにおいて、 前記弾性体の振動状態を電気信号として検出する検出用
   電気機械変換素子を、前記屈曲振動の節のうち前記弾性
   体の長手方向の中央部に最も近い節に設けることを特徴
   とする振動アクチュエータ。
5. 【請求項５】電気機械変換素子が接合された直方体状の
   弾性体と、 前記弾性体に加圧接触される相対運動部材とを備え、 駆動電圧を印加して前記電気機械変換素子を励振するこ
   とにより、１次縦振動と前記縦振動の振動方向と交わる
   方向へ振動する４次屈曲振動とを前記弾性体に発生させ
   て、前記弾性体と前記相対運動部材との間で相対運動を
   行なわせる振動アクチュエータにおいて、 前記弾性体の振動状態を電気信号として検出する検出用
   電気機械変換素子を、前記屈曲振動の節のうち前記弾性
   体の長手方向の中央部に最も近い節の両側の節に設ける
   ことを特徴とする振動アクチュエータ。