JP2966590B2 - 直線駆動型圧電モータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電素子の伸縮運動を
駆動源として直線的変位を得る直線駆動型圧電モータに
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のモータとしては、ロータの内周に
複数個の鉄片を一定ピッチで配置すると共に、ステータ
の内周にロータの鉄片に対して一定角度ずつ順次ずらせ
て複数個の磁極を配置し、各磁極を順次励磁して鉄片を
吸引することにより、ロータを一定角度ずつ回転させる
ステッピングモータがある。

【０００３】ところが、このような磁力によるロータの
鉄片の吸引でロータを回転させるステッピングモータで
は、ロータを回転させたときに発生する慣性力に抗し
て、磁極と鉄片とを整合する位置で確実に停止させるこ
とが困難であった。そこで、この点を改善するモータと
しては特開昭６１−２２７７５号公報で提案された圧電
モータがある。この圧電モータは、図１９に示すよう
に、円板状のロータ２０の一面に、ロータ２０の回転軸
を中心として放射状に一定ピッチで二等辺三角形をした
複数の係合歯２１を形成し、このロータ２０の一面に対
向させて複数本のレバー２２を配置してある。このレバ
ー２２は、ロータ２０の回転軸に対して放射状に配置さ
れ、ロータ２０の軸方向（図１９では紙面に直交する方
向）に進退自在となっている。そして、このレバー２２
の係合歯２１に対向する部分には、この係合歯２１に噛
合可能で係合歯２１と同一ピッチの複数の送り歯２３が
形成してある。

【０００４】ここで、各レバー２２の送り歯２３の係合
歯２１に対する位置関係をレバー２２の本数が５本の場
合について説明すると、図１９の位置イの送り歯２３が
係合歯２１と整合して噛合しているとすると、位置ロの
送り歯２３は係合歯２１と１／５ピッチずれ、位置ハで
は２／５ピッチ、位置ニでは３／５ピッチ、位置ホでは
４／５ピッチずれるように形成してある。

【０００５】上記レバー２２のロータ２０と対向する面
と反対側の面には、伸縮自在なアクチュエータ（図示せ
ず）がロータ２０の係合歯２１の形成面に対して垂直に
配置してある。このアクチュエータは、多数枚の圧電セ
ラミックを積層し、各圧電セラミックに電圧を印加する
と、圧電セラミックの歪みの総和によりアクチュエータ
が積層方向に伸び、レバー２２をロータ２０の係合歯２
１の形成面側に前進させ、電圧の印加を停止すると、歪
みが無くなりアクチュエータが縮み、レバー２２をロー
タ２０の係合歯２１の形成面から後退させるというよう
に動作する。

【０００６】この圧電モータでは、図１９に示す位置イ
のレバー２２の送り歯２３が係合歯２１に噛合している
状態から回転を開始する場合、位置ロのレバー２２に対
応するアクチュエータを伸長させ、位置イのレバー２２
に対応するアクチュエータを収縮させる。このとき、位
置ロのレバー２２の送り歯２３はロータ２０の係合歯２
１の時計方向における傾斜面に位置しているので、レバ
ー２２の前進により送り歯２３が係合歯２１の傾斜面を
押すことにより、ロータ２０を時計方向に回転させ、送
り歯２３と係合歯２１とが完全に噛合する状態までロー
タ２０を回転させる。このとき、ロータ２０は１／５ピ
ッチだけ回転する。

【０００７】以下、同様にして位置ハのレバー２２に対
応するアクチュエータを伸長させ、位置ロのレバー２２
に対応するアクチュエータを収縮させるというようにす
れば、ロータ２０は１／５ピッチずつ回転する。ここ
で、位置イ〜ホに対応するアクチュエータの伸縮を一定
サイクルで繰り返すと、ロータ２０を一定速度で回転さ
せることができる。

【０００８】この圧電モータでは、機械的な係合により
ロータを回転させるので、回転停止位置を正確なものと
することができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
この種の圧電モータを用いて、直線的な位置決めをしよ
うとする場合、上記圧電モータは円動作をするものであ
るため、円動作を直線動作に変換する必要があり、この
変換による精度の低下を避けることができない。また、
上記圧電モータではステップ動作させるようにしてある
ため、１ステップ以下の位置決め精度を得ることができ
ないものであった。

【００１０】本発明は上述の点に鑑みて為されたもので
あり、高速且つより一層高精度な位置決めが行える直線
駆動型圧電モータを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明では、上記目的を
達成するために、直線状の固定子と、この固定子の長手
方向に沿って粗動または微動で移動自在な可動子とから
なり、固定子と可動子との互いに対向するいずれかの面
に、複数の山形の歯を長手方向に沿って一定ピッチで連
続形成し、固定子と可動子との互いに対向する他方の面
に、固定子の長手方向において一定ピッチで配置され上
記歯に係脱自在な複数の係合部と、これら係合部を夫々
上記歯に係脱させるように進退させる圧電素子を駆動源
とする伸縮自在な複数のアクチュエータとを設け、上記
歯のピッチに対して係合部のピッチを固定子の長手方向
において所定長さだけ異ならせて成り、上記粗動は、上
記複数の係合部のうち少なくとも１つの係合部が最長位
置まで進んで上記複数の山形の歯のうち少なくとも１つ
の山形の歯と係合している状態から、その少なくとも１
つの係合部を最短位置まで退けると共に、少なくとも１
つの他の係合部を最長位置まで進ませて少なくとも１つ
の他の山形の歯と係合させることにより行われる一方、
上記微動は、上記複数の係合部のうち少なくとも１つの
係合部が最長位置まで進んで上記複数の山形の歯のうち
少なくとも１つの山形の歯と係合している状態から、そ
の少なくとも１つの係合部を最長位置と最短位置との間
の途中位置まで退けてその少なくとも１つの山形の歯と
部分的に係合させると共に、少なくとも１つの他の山形
の歯と部分的に係合するように最長位置と最短位置との
間の位置まで少なくとも１つの他の係合部を進めること
により行われるのである。

【００１２】なお、上記直線駆動型圧電モータにおいて
往復運動を可能とする場合は、上記歯及び係合部を夫々
の中央を通り固定子の長手方向に沿う固定子に対して垂
直に交わる平面で切断した断面形状を二等辺三角形と
し、夫々の頂角を等しく形成すればよい。また、上記目
的を達成するために、直線状で互いに距離をもって対向
する２個の固定子と、これら固定子の間に配置され長手
方向に沿って粗動または微動で移動自在な可動子とから
なり、固定子と可動子との互いに対向するいずれかの面
に、複数の山形の歯を長手方向に沿って一定ピッチで連
続形成し、固定子と可動子との互いに対向する他方の面
に、固定子の長手方向において一定ピッチで配置され上
記歯に係脱自在な複数の係合部と、これら係合部を夫々
上記歯に係脱させるように進退させる圧電素子を駆動源
とする伸縮自在な複数のアクチュエータとを設け、上記
歯のピッチに対して係合部のピッチを固定子の長手方向
において所定長だけ異ならせて成り、上記粗動は、上記
複数の係合部のうち少なくとも１つの係合部が最長位置
まで進んで上記複数の山形の歯のうち少なくとも１つの
山形の歯と係合している状態から、その少なくとも１つ
の係合部を最短位置まで退けると共に、少なくとも１つ
の他の係合部を最長位置まで進ませて少なくとも１つの
他の山形の歯と係合させることにより行われる一方、上
記微動は、上記複数の係合部のうち少なくとも１つの係
合部が最長位置まで進んで上記複数の山形の歯のうち少
なくとも１つの山形の歯と係合している状態から、その
少なくとも１つの係合部を最長位置と最短位置との間の
途中位置まで退けてその少なくとも１つの山形の歯と部
分的に係合させると共に、少なくとも１つの他の山形の
歯と部分的に係合するように最長位置と最短位置との間
の位置まで少なくとも１つの他の係合部を進めることに
より行われるようにしてもよい。

【００１３】さらに、可動子を固定子の長手方向におい
て移動自在とするために、上記可動子を固定子の長手方
向において移動自在に支持する支持手段を設けるとよ
い。この場合に、アクチュエータの伸長により固定子の
長手方向と垂直な方向に可動子が移動することを阻止す
るために、上記可動子を固定子側に吸引する磁力装置を
備えることが好ましい。

【００１４】アクチュエータの伸長により固定子の長手
方向と垂直な方向に可動子が移動することを阻止する別
の方法として、可動子の重量により固定子の長手方向と
垂直な方向に可動子が移動することを阻止してもよい。
また、複数の係合部を上記歯と同時に係合させると共
に、この際のアクチュエータの伸縮の比率を変化させて
位置決めを行うようにしてもよい。

【００１５】さらに、高速移動時の摩擦を小さくするた
めに、上記可動子の駆動時にアクチュエータを微小に振
動させてもよい。さらにまた、より高速且つ高精度な位
置決めを達成する場合、上記歯もしくは係合部のピッチ
を基準とした一定距離の移動を１ステップとし、複数ス
テップの距離を移動させ、その移動後に複数の係合部を
上記歯と同時に係合させると共に、この際のアクチュエ
ータの伸縮の比率を変化させて所望の位置に位置決めし
てもよい。

【００１６】

【作用】本発明は、上述のように構成することにより、
可動子を直線動作させ、これにより従来のように円動作
を直線動作に変換する必要を無くして、高速且つ高精度
な位置決めを行えるようにしたものである。すなわち、
粗動は、複数の係合部のうち少なくとも１つの係合部
（図２の例では２つの係合部６ａ，６ａ’）が最長位置
まで進んで複数の山形の歯のうち少なくとも１つの山形
の歯（図２の例では歯の谷部）と係合している状態か
ら、その少なくとも１つの係合部を最短位置まで退ける
と共に、少なくとも１つの他の係合部（図２の例では２
つの係合部６ｂ，６ｂ’）を最長位置まで進ませて少な
くとも１つの他の山形の歯と係合させることにより行わ
れる。これにより、高速な移動が可能になる。一方、微
動は、複数の係合部のうち少なくとも１つの係合部（図
１８に示す例では１つの係合部６ｃ）が最長位置まで進
んで複数の山形の歯のうち少なくとも１つの山形の歯
（図１８の例では歯の谷部）と係合している状態から、
その少なくとも１つの係合部を最長位置と最短位置との
間の途中位置（図１８の例では中間位置）まで退けてそ
の少なくとも１つの山形の歯（図１８の例では歯の谷部
の斜面）と部分的に係合させると共に、少なくとも１つ
の他の山形の歯と部分的に係合するように最長位置と最
短位置との間の位置（図１８の例では中間位置）まで少
なくとも１つの他の係合部（図１８の例では１つの係合
部６ａ）を進めることにより行われる。これにより、歯
あるいは係合部のピッチ以下の高精度な位置決めが可能
となる。

【００１７】

【実施例】（実施例１）図１及び図２に本発明の一実施
例を示す。本実施例の直線駆動型圧電モータでは、図１
に示すように、直線状の固定子１と、この固定子１の長
手方向において移動自在な可動子３とからなる。上記固
定子１の可動子３に対向する面には、複数の歯２が長手
方向に沿って一定ピッチで連続形成してある。また、可
動子３には、電圧の印加により歪みを生じる圧電素子を
駆動源とする複数（実施例では６個）のアクチュエータ
５と、これらアクチュエータ５の先端に夫々取り付けら
れ上記歯２と係脱自在な複数個の係合部６とを設けてあ
る。

【００１８】上記固定子１の歯２は両側に斜面を有する
山形状で、可動子３の係合部６はその先端が上記歯２の
斜面と係合する斜面となっている。ここで、互いに隣合
う係合部６のピッチをＰとし、互いに隣合う歯２のピッ
チをｐとした場合、 Ｐ＝ｎｐ＋ｐ／３ もしくは Ｐ＝ｎｐ＋２ｐ／３ 但し、ｎは０を含む正の整数としてある。

【００１９】以下、上記直線駆動型圧電モータの動作を
説明する。なお、各係合部６を、図１における左側のも
のから順に、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ａ’，６ｂ’，６
ｃ’と識別して説明し、さらに夫々に対応するアクチュ
エータ５も、５ａ，５ｂ，５ｃ，５ａ’，５ｂ’，５
ｃ’として識別して説明する。また、上記係合部６ａ，
６ａ’、係合部６ｂ，６ｂ’及び係合部６ｃ，６ｃ’は
一対で駆動する。

【００２０】いま、アクチュエータ５ａ，５ａ’に電圧
が印加され、アクチュエータ５ａ，５ａ’が伸長して、
図２の（ａ）に示すように、係合部６ａ，６ａ’の先端
が対向する固定子１の２つの歯２の間の部分に夫々係合
しているものとする。この状態で、アクチュエータ５
ｂ，５ｂ’を伸長させると共に、アクチュエータ５ａ，
５ａ’から電圧の印加状態を解除して収縮させると、係
合部６ｂ，６ｂ’が歯２の傾斜面に係合し、このときの
アクチュエータ５ｂ，５ｂ’から受ける押圧力で可動子
３に図２中の矢印で示す進行方向の力が加わり、可動子
３が移動する。そして、係合部６ｂ，６ｂ’が歯２の間
に完全に係合する位置まで移動する。ここで、係合部６
のピッチＰをｎｐ＋ｐ／３としてある場合には、可動子
３はｐ／３だけ移動する。また、係合部６のピッチＰを
ｎｐ＋２ｐ／３としてある場合もｐ／３だけ移動する。

【００２１】次には、アクチュエータ５ｃ，５ｃ’を伸
長させると共に、アクチュエータ５ｂ，５ｂ’収縮させ
る。この際にアクチュエータ５ｃ，５ｃ’から受ける押
圧力で可動子３はさらに進行方向に移動し、係合部６
ｂ，６ｂ’が歯２の間に完全に係合する位置まで移動す
る。以下、アクチュエータ５ａ，５ａ’を伸長、アクチ
ュエータ５ｃ，５ｃ’を収縮させるというようにして、
順次サイクリックにアクチュエータ５ａ，５ａ’，５
ｂ，５ｂ’，５ｃ，５ｃ’を伸縮させて行けば、図２中
の矢印方向に所定ピッチずつ進行する。

【００２２】上記アクチュエータ５ａ，５ａ’，５ｂ，
５ｂ’，５ｃ，５ｃ’を上述の場合と逆の順番でサイク
リックに伸縮させると、図２中の矢印で示す進行方向と
は逆に進行、つまりは後退させることができる。 （実施例２）図３に本発明の他の実施例を示す。本実施
例の場合には、上記実施例１の場合とは逆に、固定子
１’側にアクチュエータ５と係合部６とを設け、可動子
３’を上記実施例１の固定子１と同様の形状にしたもの
である。そして、本実施例の場合にも、互いに隣合う係
合部６のピッチをＰとし、互いに隣合う歯２のピッチを
ｐとした場合、 Ｐ＝ｎｐ＋ｐ／３ もしくは Ｐ＝ｎｐ＋２ｐ／３ 但し、ｎは０を含む正の整数としてある。

【００２３】本実施例の動作は、上記実施例１において
可動子３側が固定され、移動するのが固定子１側として
考えれば、容易に理解できるので説明は省略する。ま
た、上記実施例１及び本実施例のように支持手段を必要
とする可動子３，３’を備える場合には、次のような支
持構造を採用すればよい。図４は実施例１の構造を備え
る直線駆動型圧電モータに適用した支持構造であり、固
定子１の両端に長手方向の全長にわたって支持壁７を形
成し、この支持壁７の上部にガイドレール８を設け、こ
のガイドレール８に沿って可動子３を移動自在としたも
のである。なお、この場合、アクチュエータ５の伸長に
より垂直方向に及ぶ力をガイドレールにより拘束してい
る。

【００２４】また、図５に示すように空気軸受け９によ
り可動子３を支持してもよい。ここで、空気軸受け９と
は、図６に示すように、内部が空洞となった周壁を有す
る筒状のスライダ１０と、このスライダ１０内に挿入さ
れるシャフト１１とからなり、スライダ１０内に送り込
まれる空気を内側の周壁に形成した空気吐出口１２から
吹き出し、空気圧により非接触の状態で可動子３をシャ
フト１１で支持するものである。この場合には、可動子
３はシャフト１１に沿って移動方向に案内される。な
お、図７に示すように、２つの空気軸受け９を用いて可
動子３を支持してもよい。

【００２５】図８は支持壁７の上端面に対向する部分に
夫々Ｆ型空気軸受け１４と、Ｖ型空気軸受け１３とを配
置し、Ｖ型空気軸受け１３側の支持壁７の上部を三角形
状に形成し、この部分で可動子３の進行方向を規制する
構造としてある。なお、Ｆ型空気軸受け１４と、Ｖ型空
気軸受け１３とは、図９に示す中空構造で、支持壁７の
上端面に空気吐出口１２から吹き出す空気を吹き付け、
支持壁７上に可動子３を非接触で支持するものである。
そして、夫々の支持壁７の内側には可動子３側に取り付
けられた永久磁石１５と対向する磁性体製の吸引部１６
を設け、この吸引部１６への永久磁石１５の吸着力で、
アクチュエータ５の伸長により進行方向に対して垂直な
可動子３に及ぶ力を拘束してある。

【００２６】なお、可動子３がある程度の重さがある場
合には、図１０に示すように、永久磁石２４は用いなく
てもよく、この場合にはアクチュエータ５の伸長により
進行方向に対して垂直に可動子３に及ぶ力を自重で拘束
する。 （実施例３）図１１は本発明のさらに他の実施例を示
す。本実施例の場合には、可動子３の両側に夫々アクチ
ュエータ５及び係合部６を設け、夫々の係合部６に対向
させて両側に歯２を有する固定子１を配置したものであ
る。このような構造とした場合には、可動子３を支持す
る支持手段を必要しない直線駆動型圧電モータとするこ
とができる。

【００２７】ところで、本実施例及び上述した各実施例
における歯２及び係合部６は、図１２に示す断面が等し
い頂角を有する三角柱、図１３に示す断面が等しい頂角
を有する四角錐、あるいは図１４に示す断面が等しい頂
角を有する円錐とすることにより、可動子３，７を往復
移動させることができる。 （実施例４） 図１５に本発明のさらに他の実施例を示す。本実施例
は、位置決め精度をさらに高める場合の実施例であり、
本実施例の場合には例えば図１５（ａ）から同図（ｃ）
に示す状態に１ステップ（例えば、ｐ／３）前進する際
に、同図（ｂ）に示すように係合部６ｃと係合部６ａと
が共に歯２に係合する状態を設けたものである。このよ
うにする場合には、図１６（ｂ）〜（ｇ）に示すように
アクチュエータ５への電圧の印加状態を調整してアクチ
ュエータ５の伸縮が同時に行われるようにし、アクチュ
エータ５を伸縮させる。本実施例では１ステップ内のす
べての任意位置で位置決めを行える。つまり、１ステッ
プ以下の高精度な位置決めが可能となるのである。

【００２８】（実施例５）図１７は係合部６の摩擦を小
さくする実施例であり、この場合には図１７に示すよう
にアクチュエータ５の伸縮する周期よりも速い周期で、
且つアクチュエータ５が所定量完全に伸縮する変位量よ
りも小さい変位量で伸縮させたものである。つまりは、
アクチュエータ５を微小に振動させながら伸縮させたも
のである。このようにすれば、係合部６と歯２との接触
時間が短くなり、摩擦を小さくできる。従って、高速で
可動子３を移動させる場合に有効となる。

【００２９】（実施例６） 図１８に本実施例を示す。本実施例では複数ステップ
（１ステップはｐ／３）の距離を移動させ（これを粗動
と呼ぶ）、その移動後に実施例４で説明した複数の係合
部６を歯８と同時に係合させると共に、この際のアクチ
ュエータ５の伸縮の比率を変化させて所望の位置に位置
決めを行う（これを微動と呼ぶ）ようにしたものであ
る。このようにすれば、粗動により高速に可動子３を移
動させ、且つ微動により高精度に位置決めを行うことが
できる。ここで、粗動のステップ数ｎは次式を満足する
ものとする。

【００３０】Ｘ−ｐ／３＜ｎｐ／３≦Ｘ ここで、ｎは整数、Ｘは所定位置までの距離なお、図１
８では６ステップの粗動の後に微動を行った場合を示
す。

【００３１】

【発明の効果】本発明は上述のように、直線状の固定子
と、この固定子の長手方向に沿って粗動または微動で移
動自在な可動子とからなり、固定子と可動子との互いに
対向するいずれかの面に、複数の山形の歯を長手方向に
沿って一定ピッチで連続形成し、固定子と可動子との互
いに対向する他方の面に、固定子の長手方向において一
定ピッチで配置され上記歯に係脱自在な複数の係合部
と、これら係合部を夫々上記歯に係脱させるように進退
させる圧電素子を駆動源とする伸縮自在な複数のアクチ
ュエータとを設け、上記歯のピッチに対して係合部のピ
ッチを固定子の長手方向において所定長さだけ異ならせ
て成り、上記粗動は、上記複数の係合部のうち少なくと
も１つの係合部が最長位置まで進んで上記複数の山形の
歯のうち少なくとも１つの山形の歯と係合している状態
から、その少なくとも１つの係合部を最短位置まで退け
ると共に、少なくとも１つの他の係合部を最長位置まで
進ませて少なくとも１つの他の山形の歯と係合させるこ
とにより行われる一方、上記微動は、上記複数の係合部
のうち少なくとも１つの係合部が最長位置まで進んで上
記複数の山形の歯のうち少なくとも１つの山形の歯と係
合している状態から、その少なくとも１つの係合部を最
長位置と最短位置との間の途中位置まで退けてその少な
くとも１つの山形の歯と部分的に係合させると共に、少
なくとも１つの他の山形の歯と部分的に係合するように
最長位置と最短位置との間の位置まで少なくとも１つの
他の係合部を進めることにより行われるので、高速な位
置決めを行えると共に、歯あるいは係合部のピッチ以下
の高精度な位置決めが可能となる。

【００３２】また、直線状で互いに距離をもって対向す
る２個の固定子と、これら固定子の間に配置され長手方
向に沿って粗動または微動で移動自在な可動子とからな
り、固定子と可動子との互いに対向するいずれかの面
に、複数の山形の歯を長手方向に沿って一定ピッチで連
続形成し、固定子と可動子との互いに対向する他方の面
に、固定子の長手方向において一定ピッチで配置され上
記歯に係脱自在な複数の係合部と、これら係合部を夫々
上記歯に係脱させるように進退させる圧電素子を駆動源
とする伸縮自在な複数のアクチュエータとを設け、上記
歯のピッチに対して係合部のピッチを固定子の長手方向
において所定長だけ異ならせて成り、上記粗動は、上記
複数の係合部のうち少なくとも１つの係合部が最長位置
まで進んで上記複数の山形の歯のうち少なくとも１つの
山形の歯と係合している状態から、その少なくとも１つ
の係合部を最短位置まで退けると共に、少なくとも１つ
の他の係合部を最長位置まで進ませて少なくとも１つの
他の山形の歯と係合させることにより行われる一方、上
記微動は、上記複数の係合部のうち少なくとも１つの係
合部が最長位置まで進んで上記複数の山形の歯のうち少
なくとも１つの山形の歯と係合している状態から、その
少なくとも１つの係合部を最長位置と最短位置との間の
途中位置まで退けてその少なくとも１つの山形の歯と部
分的に係合させると共に、少なくとも１つの他の山形の
歯と部分的に係合するように最長位置と最短位置との間
の位置まで少なくとも１つの他の係合部を進めることに
より行われるので、高速な位置決めを行えると共に、歯
あるいは係合部のピッチ以下の高精度な位置決めが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の要部の側面図である。

【図２】同上の動作説明図である。

【図３】実施例２の要部の側面図である。

【図４】同上の可動子の支持構造の説明図である。

【図５】他の可動子の支持構造の説明図である。

【図６】図５の支持構造で用いる空気軸受けの構造を示
す一部を破断した斜視図である。

【図７】図６の空気軸受けを２個用いた可動子の支持構
造の説明図である。

【図８】さらに他の可動子の支持構造の説明図である。

【図９】（ａ），（ｂ）は図８の支持構造で用いるＦ型
空気軸受け及びＶ型空気軸受けの一部を破断した斜視図
である。

【図１０】図８の支持構造の変形例を示す説明図であ
る。

【図１１】実施例３の要部の側面図である。

【図１２】歯及び係合部の形状の説明図である。

【図１３】他の歯及び係合部の形状の説明図である。

【図１４】さらに他の歯及び係合部の形状の説明図であ
る。

【図１５】実施例４の動作説明図である。

【図１６】同上の動作を得るためのアクチュエータの伸
縮制御方法の説明図である。

【図１７】実施例５の動作説明図である。

【図１８】実施例６の動作説明図である。

【図１９】従来例としての圧電モータの構造及び動作の
説明図である。

【符号の説明】

１，１’ 固定子 ２ 歯 ３，３’ 可動子 ５ アクチュエータ ６ 係合部

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 直線状の固定子と、この固定子の長手方
   向に沿って粗動または微動で移動自在な可動子とからな
   り、固定子と可動子との互いに対向するいずれかの面
   に、複数の山形の歯を長手方向に沿って一定ピッチで連
   続形成し、固定子と可動子との互いに対向する他方の面
   に、固定子の長手方向において一定ピッチで配置され上
   記歯に係脱自在な複数の係合部と、これら係合部を夫々
   上記歯に係脱させるように進退させる圧電素子を駆動源
   とする伸縮自在な複数のアクチュエータとを設け、上記
   歯のピッチに対して係合部のピッチを固定子の長手方向
   において所定長さだけ異ならせて成り、上記粗動は、上
   記複数の係合部のうち少なくとも１つの係合部が最長位
   置まで進んで上記複数の山形の歯のうち少なくとも１つ
   の山形の歯と係合している状態から、その少なくとも１
   つの係合部を最短位置まで退けると共に、少なくとも１
   つの他の係合部を最長位置まで進ませて少なくとも１つ
   の他の山形の歯と係合させることにより行われる一方、
   上記微動は、上記複数の係合部のうち少なくとも１つの
   係合部が最長位置まで進んで上記複数の山形の歯のうち
   少なくとも１つの山形の歯と係合している状態から、そ
   の少なくとも１つの係合部を最長位置と最短位置との間
   の途中位置まで退けてその少なくとも１つの山形の歯と
   部分的に係合させると共に、少なくとも１つの他の山形
   の歯と部分的に係合するように最長位置と最短位置との
   間の位置まで少なくとも１つの他の係合部を進めること
   により行われることを特徴とする直線駆動型圧電モー
   タ。
2. 【請求項２】 上記歯及び係合部を夫々の中央を通り固
   定子の長手方向に沿う固定子に対して垂直に交わる平面
   で切断した断面形状を二等辺三角形とし、夫々の頂角を
   等しく形成して成る請求項１記載の直線駆動型圧電モー
   タ。
3. 【請求項３】 直線状で互いに距離をもって対向する２
   個の固定子と、これら固定子の間に配置され長手方向に
   沿って粗動または微動で移動自在な可動子とからなり、
   固定子と可動子との互いに対向するいずれかの面に、複
   数の山形の歯を長手方向に沿って一定ピッチで連続形成
   し、固定子と可動子との互いに対向する他方の面に、固
   定子の長手方向において一定ピッチで配置され上記歯に
   係脱自在な複数の係合部と、これら係合部を夫々上記歯
   に係脱させるように進退させる圧電素子を駆動源とする
   伸縮自在な複数のアクチュエータとを設け、上記歯のピ
   ッチに対して係合部のピッチを固定子の長手方向におい
   て所定長さだけ異ならせて成り、上記粗動は、上記複数
   の係合部のうち少なくとも１つの係合部が最長位置まで
   進んで上記複数の山形の歯のうち少なくとも１つの山形
   の歯と係合している状態から、その少なくとも１つの係
   合部を最短位置まで退けると共に、少なくとも１つの他
   の係合部を最長位置まで進ませて少なくとも１つの他の
   山形の歯と係合させることにより行われる一方、上記微
   動は、上記複数の係合部のうち少なくとも１つの係合部
   が最長位置まで進んで上記複数の山形の歯のうち少なく
   とも１つの山形の歯と係合している状態から、その少な
   くとも１つの係合部を最長位置と最短位置との間の途中
   位置まで退けてその少なくとも１つの山形の歯と部分的
   に係合させると共に、少なくとも１つの他の山形の歯と
   部分的に係合するように最長位置と最短位置との間の位
   置まで少なくとも１つの他の係合部を進めることにより
   行われることを特徴とする直線駆動型圧電モータ。
4. 【請求項４】 上記可動子を固定子の長手方向において
   移動自在に支持する支持手段を備えて成る請求項１記載
   の直線駆動型圧電モータ。
5. 【請求項５】 上記可動子を固定子側に吸引して、アク
   チュエータの伸長により固定子の長手方向と垂直な方向
   に可動子が移動することを阻止する磁力装置を備えて成
   る請求項４記載の直線駆動型圧電モータ。
6. 【請求項６】 上記可動子がアクチュエータの伸長によ
   り固定子の長手方向と垂直な方向に移動することを阻止
   する力を可動子の重量により得て成る請求項４記載の直
   線駆動型圧電モータ。
7. 【請求項７】 複数の係合部を上記歯と同時に係合させ
   ると共に、この際のアクチュエータの伸縮の比率を変化
   させて位置決めを行って成る請求項１記載の直線駆動型
   圧電モータ。
8. 【請求項８】 上記可動子の駆動時にアクチュエータを
   微小に振動させて成る請求項１記載の直線駆動型圧電モ
   ータ。
9. 【請求項９】 上記歯もしくは係合部のピッチを基準と
   した一定距離の移動を１ステップとし、複数ステップの
   距離を移動させ、その移動後に複数の係合部を上記歯と
   同時に係合させると共に、この際のアクチュエータの伸
   縮の比率を変化させて所望の位置に位置決めして成る請
   求項１記載の直線駆動型圧電モータ。