JPS61185080A - 振動波モ−タ - Google Patents
振動波モ−タInfo
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- JPS61185080A JPS61185080A JP60024312A JP2431285A JPS61185080A JP S61185080 A JPS61185080 A JP S61185080A JP 60024312 A JP60024312 A JP 60024312A JP 2431285 A JP2431285 A JP 2431285A JP S61185080 A JPS61185080 A JP S61185080A
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- Japan
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- elastic body
- traveling
- wave
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の利用分野〕
本発明は弾性体に生じる進行弾性波によって移動体を移
動させる振動波モータに関するものである。
動させる振動波モータに関するものである。
この種のモータの動作原理を第５図に基づき説明する。
第５図において、１は移動体、２は弾性体である。Ｘ軸
は弾性体２の表面上に起こる弾性波の進行方向を示し、
ｙ軸は弾性体２の表面の法線方向を示し、Ｚ軸は弾性波
の進行方向と直交し、振動する面に平行な方向を示す。
は弾性体２の表面上に起こる弾性波の進行方向を示し、
ｙ軸は弾性体２の表面の法線方向を示し、Ｚ軸は弾性波
の進行方向と直交し、振動する面に平行な方向を示す。
いま、前記弾性体２に電歪素子又は磁歪素子によってｙ
軸方向に振動を与えると、進行弾性波が発生し、弾性体
２の表面上を伝搬していく、この進行弾性波は縦波と横
波を伴った弾性波で１弾性体２の表面上の質点の運動は
楕円軌動を描く振動となる。ここで、質点Ａについて着
目すれば、縦振幅■、横横幅幅の楕円運動を反時計方向
に行っている。この弾性波は１波長毎に頂点Ａ、Ａ’・
・・を有し、その頂点速度■はＸ方向成分のみであり、
Ｖ＝２πｆｕ（ただし、ｆは振動周波数）である。
軸方向に振動を与えると、進行弾性波が発生し、弾性体
２の表面上を伝搬していく、この進行弾性波は縦波と横
波を伴った弾性波で１弾性体２の表面上の質点の運動は
楕円軌動を描く振動となる。ここで、質点Ａについて着
目すれば、縦振幅■、横横幅幅の楕円運動を反時計方向
に行っている。この弾性波は１波長毎に頂点Ａ、Ａ’・
・・を有し、その頂点速度■はＸ方向成分のみであり、
Ｖ＝２πｆｕ（ただし、ｆは振動周波数）である。
そこでこのような弾性体２の表面に移動体１を矢印イに
示すように加圧接触させると、移動体１は弾性体２との
摩擦力により矢印Ｎの方向に力を受け、弾性体２に対し
て矢印Ｎの方向に相対的に移動する（特開昭５８−１４
８６８２号公報参照）。
示すように加圧接触させると、移動体１は弾性体２との
摩擦力により矢印Ｎの方向に力を受け、弾性体２に対し
て矢印Ｎの方向に相対的に移動する（特開昭５８−１４
８６８２号公報参照）。
しかしながらこのような原理のモータにおいては次のよ
うな問題点があった。例えば移動体１を弾性体２に対し
て相対的に回転運動をさせるときには、第６図に示すよ
うに移動体１と弾性体２の接触面を円錐台形とすること
により、自動的に両者の中心が近づく作用が起こる。従
って、移動体１を弾性体２に対してそれらの円錐台形の
中心軸方向に加圧するだけで円滑で安定な回転運動が得
られる。しかし第５図に示したように、移動体１を弾性
体２に対して直線的に移動させる場合には、それら両者
が第５図中の２軸方向に相対変位しないように拘束する
手段が必要となる。このためその変位拘束手段と移動体
１又は弾性体２１通常は移動体１との間に摩擦が生じ、
相対移動のための運転エネルギの損失が大きく、移動体
１の相対速度を低下させるという問題があった。
うな問題点があった。例えば移動体１を弾性体２に対し
て相対的に回転運動をさせるときには、第６図に示すよ
うに移動体１と弾性体２の接触面を円錐台形とすること
により、自動的に両者の中心が近づく作用が起こる。従
って、移動体１を弾性体２に対してそれらの円錐台形の
中心軸方向に加圧するだけで円滑で安定な回転運動が得
られる。しかし第５図に示したように、移動体１を弾性
体２に対して直線的に移動させる場合には、それら両者
が第５図中の２軸方向に相対変位しないように拘束する
手段が必要となる。このためその変位拘束手段と移動体
１又は弾性体２１通常は移動体１との間に摩擦が生じ、
相対移動のための運転エネルギの損失が大きく、移動体
１の相対速度を低下させるという問題があった。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされた
もので、摩擦による運動エネルギの損失を低減し、移動
体をより速く移動させることのできる振動波モータを提
供することを目的とする。
もので、摩擦による運動エネルギの損失を低減し、移動
体をより速く移動させることのできる振動波モータを提
供することを目的とする。
本発明の振動波モータは、弾性体を断面長方形又は正方
形に形成し、進行弾性波がその弾性体の隣接する２側面
の各々に、各側面に垂直な方向に振動成分をもち、かつ
同一の方向に進行すべく弾性体を駆動し、この弾性体の
少なくとも前記隣接する２側面の各々に前記移動体を加
圧接触させることにより、前記隣接する２側面に、移動
体の目的とする方向以外の方向への変位拘束手段を兼ね
させ、換言すればその変位拘束手段にも移動体の駆動力
をもたせたものである。
形に形成し、進行弾性波がその弾性体の隣接する２側面
の各々に、各側面に垂直な方向に振動成分をもち、かつ
同一の方向に進行すべく弾性体を駆動し、この弾性体の
少なくとも前記隣接する２側面の各々に前記移動体を加
圧接触させることにより、前記隣接する２側面に、移動
体の目的とする方向以外の方向への変位拘束手段を兼ね
させ、換言すればその変位拘束手段にも移動体の駆動力
をもたせたものである。
以下第１図〜第４図を参照して本発明の詳細な説明する
。第１図は本発明による振動波モータの一実施例の要部
を示す断面図で、図中２は第２図に取出して示すように
断面が長方形又は正方形の柱状の弾性体である。２ａ〜
２ｄは弾性体２の４つの側面で、側面２ａ、２ｂ及び２
ｃ、２ｄは各々平行である。１１はこの弾性体２を内方
に備えた角筒状の移動体で、ｌｌａ〜ｌｉｄはその移動
体１１の各辺である７１２は加圧板、１３は加圧用ばね
で、これらにより前記弾性体２の４側面２ａ、２ｂの各
々に、前記移動体１１の４辺１１ａ〜ｌｉｄが（辺１１
ｂ、ｌｉｄは加圧板１２及び加圧用ばね１３を介して間
接的ではあるが）加圧接触されている。
。第１図は本発明による振動波モータの一実施例の要部
を示す断面図で、図中２は第２図に取出して示すように
断面が長方形又は正方形の柱状の弾性体である。２ａ〜
２ｄは弾性体２の４つの側面で、側面２ａ、２ｂ及び２
ｃ、２ｄは各々平行である。１１はこの弾性体２を内方
に備えた角筒状の移動体で、ｌｌａ〜ｌｉｄはその移動
体１１の各辺である７１２は加圧板、１３は加圧用ばね
で、これらにより前記弾性体２の４側面２ａ、２ｂの各
々に、前記移動体１１の４辺１１ａ〜ｌｉｄが（辺１１
ｂ、ｌｉｄは加圧板１２及び加圧用ばね１３を介して間
接的ではあるが）加圧接触されている。
このような構成において、図示しない電歪素子又は磁歪
素子により弾性体２を加振して進行弾性波を発生させる
。この場合弾性体２は、進行弾性波が１弾性体２の隣接
する２側面、例えば側面２ｂ、２ｄに垂直な方向、すな
わち図示ｙ軸及びＺ軸方向に振動成分をもち、かつ同一
の方向に進行すべく加振、駆動される。移動体１１は、
発生した進行弾性波によって各辺１１ａ〜ｌｉｄ内面よ
り同一方向の駆動力を受け、比較的高速に移動する。こ
の際移動体１１は、その２辺１１ａ。
素子により弾性体２を加振して進行弾性波を発生させる
。この場合弾性体２は、進行弾性波が１弾性体２の隣接
する２側面、例えば側面２ｂ、２ｄに垂直な方向、すな
わち図示ｙ軸及びＺ軸方向に振動成分をもち、かつ同一
の方向に進行すべく加振、駆動される。移動体１１は、
発生した進行弾性波によって各辺１１ａ〜ｌｉｄ内面よ
り同一方向の駆動力を受け、比較的高速に移動する。こ
の際移動体１１は、その２辺１１ａ。
１１ｃ内面が弾性体２の隣接する２側面２ａ。
２ｃに加圧接触されることにより、その２側面２ａ、２
ｃで目的とする方向以外の方向への変位拘束（目的方向
へのガイド）がなされながら、弾性体２に対して相対的
に移動する。
ｃで目的とする方向以外の方向への変位拘束（目的方向
へのガイド）がなされながら、弾性体２に対して相対的
に移動する。
第３図（ａ）〜（ｃ）は各々前記弾性体２の図示Ｘ軸の
正方向に伝搬する進行弾性波による弾性体側面２ｃ、２
ｄの速度分布を示す図で、図中Ｃ□、Ｃ３及びＣ１が側
面２ｃの速度分布を示し、Ｄ、 、 Ｄ２及びり、は側
面２ｄの速度分布を側面２ｃ側より透視して示す。この
うち第３図（ａ）に示す速度分布Ｃ１及びり、は、図示
ｙ軸方向に振動し、Ｘ軸の正方向に伝搬する進行弾性波
の頂点位置での側面２ｃ又は２ｄにおける速度分布であ
る。また第３図（ｂ）に示す速度分布Ｃ２及びＤ２は、
図示面の法線方向であるＺ軸方向に振動し、Ｘ軸の正方
向に伝搬する進行弾性波の頂点位置での側面２ｃ又は２
ｄにおける速度分布である。
正方向に伝搬する進行弾性波による弾性体側面２ｃ、２
ｄの速度分布を示す図で、図中Ｃ□、Ｃ３及びＣ１が側
面２ｃの速度分布を示し、Ｄ、 、 Ｄ２及びり、は側
面２ｄの速度分布を側面２ｃ側より透視して示す。この
うち第３図（ａ）に示す速度分布Ｃ１及びり、は、図示
ｙ軸方向に振動し、Ｘ軸の正方向に伝搬する進行弾性波
の頂点位置での側面２ｃ又は２ｄにおける速度分布であ
る。また第３図（ｂ）に示す速度分布Ｃ２及びＤ２は、
図示面の法線方向であるＺ軸方向に振動し、Ｘ軸の正方
向に伝搬する進行弾性波の頂点位置での側面２ｃ又は２
ｄにおける速度分布である。
第３図（ｃ）に示す速度分布Ｃ３及びり、は、第３図（
ａ）、（ｂ）に示した速度分布Ｃ１及びＣ，、Ｄ、及び
Ｄ２ を各々合成したものである。
ａ）、（ｂ）に示した速度分布Ｃ１及びＣ，、Ｄ、及び
Ｄ２ を各々合成したものである。
すなわち、上記ｙ軸及びＺ軸方向に振動する２つの進行
弾性波の波長、進行速度、振幅及び位相が一致していれ
ば、上記速度分布Ｃ０とＣよ及びり、とＤ□が各々重な
り合う、従って第３図（ｃ）に示すように、側面２ｃで
は速度分布Ｃ３が１波長毎に振動の頂点位置に発生し、
また側面２ｄでは速度分布り、が１波長毎に発生する。
弾性波の波長、進行速度、振幅及び位相が一致していれ
ば、上記速度分布Ｃ０とＣよ及びり、とＤ□が各々重な
り合う、従って第３図（ｃ）に示すように、側面２ｃで
は速度分布Ｃ３が１波長毎に振動の頂点位置に発生し、
また側面２ｄでは速度分布り、が１波長毎に発生する。
側面２ａ及び２ｂについても、上述と同一条件下におい
て、上述側面２ｃ及び２ｄに発生する速度分布Ｃ３及び
り、と同様の速度分布が生じるもので、このような弾性
体２の振動により、第１図における移動体１１への駆動
力が倍加されることになる。
て、上述側面２ｃ及び２ｄに発生する速度分布Ｃ３及び
り、と同様の速度分布が生じるもので、このような弾性
体２の振動により、第１図における移動体１１への駆動
力が倍加されることになる。
上述したように図示ｙ軸及び２軸方向に振動する２つの
進行弾性波の波長、進行速度、振幅及び位相を各々一致
させることは、弾性体２の断面形状を正方形とし、その
ｙ軸及びＺ軸方向から同一の周波数、同位相、同一出力
で加振することにより容易に達成できる。また、弾性体
２の加振手段（電歪素子又は磁歪素子で主構成をなす）
は、ｙ軸及びＺ軸方向に各々別個に設けてもよく、ある
いは、ｙ軸及びＺ軸のいずれにも平行でない軸方向から
１つの加振手段でｙ軸及び２軸両方向に同時に加振する
ようにしてもよい。
進行弾性波の波長、進行速度、振幅及び位相を各々一致
させることは、弾性体２の断面形状を正方形とし、その
ｙ軸及びＺ軸方向から同一の周波数、同位相、同一出力
で加振することにより容易に達成できる。また、弾性体
２の加振手段（電歪素子又は磁歪素子で主構成をなす）
は、ｙ軸及びＺ軸方向に各々別個に設けてもよく、ある
いは、ｙ軸及びＺ軸のいずれにも平行でない軸方向から
１つの加振手段でｙ軸及び２軸両方向に同時に加振する
ようにしてもよい。
第４図（ａ）及び（ｂ）は、上記ｙ軸及びＺ軸方向に振
動する２つの進行弾性波の波長、進行速度又は加振時の
位相のずれにより、進行する上記２つの進行弾性波の位
相がずれた場合の弾性体側面２ｃ、２ｄの速度分布の例
を示す図である。このうち第４図（ａ）に示す速度分布
Ｃ４は１図示のｙ軸方向に振動成分をもつ進行弾性波に
よる頂点位置以外での側面２ｃの速度分布の一例である
。
動する２つの進行弾性波の波長、進行速度又は加振時の
位相のずれにより、進行する上記２つの進行弾性波の位
相がずれた場合の弾性体側面２ｃ、２ｄの速度分布の例
を示す図である。このうち第４図（ａ）に示す速度分布
Ｃ４は１図示のｙ軸方向に振動成分をもつ進行弾性波に
よる頂点位置以外での側面２ｃの速度分布の一例である
。
この第４図（ａ）に示す速度分布Ｃ４が第３図（ｂ）に
示した２軸方向に振動成分をもつ進行弾性波の頂点位置
での速度分布Ｃ２と重なり合うと。
示した２軸方向に振動成分をもつ進行弾性波の頂点位置
での速度分布Ｃ２と重なり合うと。
第４図（ｂ）に示す速度分布Ｃ６となる。この速度分布
Ｃ９は第３図（ｃ）に示す速度分布Ｃ１とは異なり、移
動体１１の相対移動方向と直交するｙ軸方向の速度成分
を含んでおり、その分のｙ軸方向の振動成分は摩擦熱と
して消費される。このため、弾性体２に加えられた振動
エネルギの移動体相対移動のためのエネルギへの変換効
率は上記速度分布Ｃ３が得られる場合に比べて低下する
ので、進行する２つの進行弾性波の位相は同一とするこ
とが望ましい。
Ｃ９は第３図（ｃ）に示す速度分布Ｃ１とは異なり、移
動体１１の相対移動方向と直交するｙ軸方向の速度成分
を含んでおり、その分のｙ軸方向の振動成分は摩擦熱と
して消費される。このため、弾性体２に加えられた振動
エネルギの移動体相対移動のためのエネルギへの変換効
率は上記速度分布Ｃ３が得られる場合に比べて低下する
ので、進行する２つの進行弾性波の位相は同一とするこ
とが望ましい。
なお第１図は、弾性体２の４つの側面２８〜２ｄの全て
に移動体１１が（辺１１ｂ、ｌｉｄについては加圧板１
２及び加圧用ばね１３を介して間接的ではあるが）加圧
接触している場合について例示したが、これのみに限ら
れることはなく、弾性体２の少なくとも隣接する２側面
２ａ、２ｃ：２ｃ、２ｂ；２ｂ、２ｄ又は２ｄ、２ａが
各々に移動体１１を加圧接触させれば上述実施例と同様
の目的が達成できる。３側面接触の例としては、第１図
において移動体１１の辺１１ｂ側の加圧板１２及び加圧
用ばね１３を除去した構成が考えられる。また２側面接
触の例としては、第１図において加圧板１２及び加圧用
ばね１３を全て除去し、かつ図示構成部分全体を反時計
方向に４５度回動させ、移動体１１が自重で弾性体２の
２側面２ａ。
に移動体１１が（辺１１ｂ、ｌｉｄについては加圧板１
２及び加圧用ばね１３を介して間接的ではあるが）加圧
接触している場合について例示したが、これのみに限ら
れることはなく、弾性体２の少なくとも隣接する２側面
２ａ、２ｃ：２ｃ、２ｂ；２ｂ、２ｄ又は２ｄ、２ａが
各々に移動体１１を加圧接触させれば上述実施例と同様
の目的が達成できる。３側面接触の例としては、第１図
において移動体１１の辺１１ｂ側の加圧板１２及び加圧
用ばね１３を除去した構成が考えられる。また２側面接
触の例としては、第１図において加圧板１２及び加圧用
ばね１３を全て除去し、かつ図示構成部分全体を反時計
方向に４５度回動させ、移動体１１が自重で弾性体２の
２側面２ａ。
２ｃと加圧接触されるような構成が考えられる。
以上述べたように本発明は、移動体に駆動力を与える弾
性体の２側面が移動体の目的外方向への変位拘束手段を
兼ね、換言すれば移動体１１に接触する接触面の全てか
ら駆動力が与えられ、同時に上記変位拘束手段に起因す
る摩擦による運動エネルギの損失もなくなるので、移動
体をより高速に移動させることができるという効果があ
る。
性体の２側面が移動体の目的外方向への変位拘束手段を
兼ね、換言すれば移動体１１に接触する接触面の全てか
ら駆動力が与えられ、同時に上記変位拘束手段に起因す
る摩擦による運動エネルギの損失もなくなるので、移動
体をより高速に移動させることができるという効果があ
る。
第１図は本発明による振動波モータの一実施例の要部を
示す断面図、第２図は第１図中の弾性体を取出して示す
図、第３図及び第４図は同弾性体に進行弾性波が発生し
た際の弾性体側面の速度分布を示す図、第５図は振動波
モータの原理図、第６図は回転運動する振動波モータの
移動体と弾性体の形状例を示す図である。 １．１１・・・移動体、２・・・弾性体、２ａ〜２ｄ・
・・弾性体側面、１２・・・加圧板、１３・・・加圧用
ばね。 代理人 弁理士 ノドｌＩｌ聯男− 冨 １ 図 ｆＪ ３ 固 ｔ
示す断面図、第２図は第１図中の弾性体を取出して示す
図、第３図及び第４図は同弾性体に進行弾性波が発生し
た際の弾性体側面の速度分布を示す図、第５図は振動波
モータの原理図、第６図は回転運動する振動波モータの
移動体と弾性体の形状例を示す図である。 １．１１・・・移動体、２・・・弾性体、２ａ〜２ｄ・
・・弾性体側面、１２・・・加圧板、１３・・・加圧用
ばね。 代理人 弁理士 ノドｌＩｌ聯男− 冨 １ 図 ｆＪ ３ 固 ｔ
Claims (2)
- １．弾性体に電歪素子又は磁歪素子によつて進行弾性波
を発生させ、その進行弾性波によつて前記弾性体に加圧
接触された移動体を、前記弾性体に対して相対的に移動
させる振動波モータにおいて、前記弾性体は、断面が長
方形又は正方形をなし、前記進行弾性波がその弾性体の
隣接する２側面の各々に、各側面に垂直な方向に振動成
分をもち、かつ同一の方向に進行すべく駆動され、この
弾性体の少なくとも前記隣接する２側面の各々に前記移
動体が加圧接触されてなることを特徴とする振動波モー
タ。 - ２．前記弾性体は、断面が正方形をなし、その所定の一
方向から前記素子によつて加振することにより、隣接す
る２側面の各々に前記進行弾性波が同時発生すべく駆動
されることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の振
動波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024312A JPS61185080A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 振動波モ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60024312A JPS61185080A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 振動波モ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61185080A true JPS61185080A (ja) | 1986-08-18 |
Family
ID=12134659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60024312A Pending JPS61185080A (ja) | 1985-02-13 | 1985-02-13 | 振動波モ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61185080A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005304256A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Taiyo Yuden Co Ltd | 駆動装置 |
| JP2005333735A (ja) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Japan Science & Technology Agency | 複合ピエゾ素子を用いた精密高速移動方法および装置 |
-
1985
- 1985-02-13 JP JP60024312A patent/JPS61185080A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005304256A (ja) * | 2004-04-15 | 2005-10-27 | Taiyo Yuden Co Ltd | 駆動装置 |
| JP4554261B2 (ja) * | 2004-04-15 | 2010-09-29 | 太陽誘電株式会社 | 駆動装置 |
| JP2005333735A (ja) * | 2004-05-20 | 2005-12-02 | Japan Science & Technology Agency | 複合ピエゾ素子を用いた精密高速移動方法および装置 |
| JP4519517B2 (ja) * | 2004-05-20 | 2010-08-04 | 独立行政法人科学技術振興機構 | 複合ピエゾ素子を用いた精密高速移動方法および装置 |
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