JP3356790B2 - 超音波リニアモータ - Google Patents
超音波リニアモータInfo
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- JP3356790B2 JP3356790B2 JP19675991A JP19675991A JP3356790B2 JP 3356790 B2 JP3356790 B2 JP 3356790B2 JP 19675991 A JP19675991 A JP 19675991A JP 19675991 A JP19675991 A JP 19675991A JP 3356790 B2 JP3356790 B2 JP 3356790B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piezoelectric element
- piezoelectric
- curve
- linear motor
- piezoelectric elements
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波振動を駆動源と
し棒材に沿って駆動する超音波リニアモータに関する。
し棒材に沿って駆動する超音波リニアモータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の超音波リニアモータは、特開平０
２−３０２９７号公報に記載されているように、振動面
をある部材に圧接させ、圧接面と振動面にある加圧力を
加える方法がとられている。
２−３０２９７号公報に記載されているように、振動面
をある部材に圧接させ、圧接面と振動面にある加圧力を
加える方法がとられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、振
動面をある部材に圧接させるために、加圧用のバネ、摺
動のためのベアリング機構が必要となり、リニアモータ
の小型化が阻害され、コストも高くなるという問題があ
った。本発明の目的は、棒材の外周面を駆動する超音波
リニアモータにより、小型で安価な超音波リニアモータ
を提供することにある。
動面をある部材に圧接させるために、加圧用のバネ、摺
動のためのベアリング機構が必要となり、リニアモータ
の小型化が阻害され、コストも高くなるという問題があ
った。本発明の目的は、棒材の外周面を駆動する超音波
リニアモータにより、小型で安価な超音波リニアモータ
を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記目的を解決するため
に、本発明の超音波リニアモータは、互いに独立して駆
動可能で、進行方向に平行に振動する複数の第１の圧電
素子と、前記進行方向と平行に前記第１の圧電素子を貫
通する軸と、前記複数の第１の圧電素子を挟んで、前記
軸を把持可能に配置され、前記進行方向と垂直に振動す
る第２の圧電素子と、を有し、前記第１の圧電素子と前
記軸とは径方向に隙間が設定され、前記第２の圧電素子
は前記軸の外径に対し、収縮時には締め代、膨張時には
隙間ができるように設定され、前記複数の第１の圧電素
子のそれぞれに印加する交流電圧の位相差を変化させる
ことにより、駆動速度を変化させることを特徴とする。
に、本発明の超音波リニアモータは、互いに独立して駆
動可能で、進行方向に平行に振動する複数の第１の圧電
素子と、前記進行方向と平行に前記第１の圧電素子を貫
通する軸と、前記複数の第１の圧電素子を挟んで、前記
軸を把持可能に配置され、前記進行方向と垂直に振動す
る第２の圧電素子と、を有し、前記第１の圧電素子と前
記軸とは径方向に隙間が設定され、前記第２の圧電素子
は前記軸の外径に対し、収縮時には締め代、膨張時には
隙間ができるように設定され、前記複数の第１の圧電素
子のそれぞれに印加する交流電圧の位相差を変化させる
ことにより、駆動速度を変化させることを特徴とする。
【作用】本発明の作用は、人が棒登りをするときと似て
いる。まず第２の圧電素子のうち一方で軸をつかみ、他
方はつかまない。この状態で中央の第１の圧電素子を進
行方向に伸ばす。つぎに前記第２の圧電素子のつかむ、
つかまないを逆にしてやり、この状態で中央の前記第１
の圧電素子を縮めてやる。以上の動作により、中央の前
記第１の圧電素子の伸び量分移動する。これを繰り返す
ことにより、リニア駆動を実現する。
いる。まず第２の圧電素子のうち一方で軸をつかみ、他
方はつかまない。この状態で中央の第１の圧電素子を進
行方向に伸ばす。つぎに前記第２の圧電素子のつかむ、
つかまないを逆にしてやり、この状態で中央の前記第１
の圧電素子を縮めてやる。以上の動作により、中央の前
記第１の圧電素子の伸び量分移動する。これを繰り返す
ことにより、リニア駆動を実現する。
【０００５】さらに、複数の第１の圧電素子は、互いに
独立して駆動できるので、圧電素子に位相の異なる交流
電圧を印加することにより、駆動速度を変化させること
ができる。
独立して駆動できるので、圧電素子に位相の異なる交流
電圧を印加することにより、駆動速度を変化させること
ができる。
【０００６】
【実施例】まず、本発明の背景技術を図１により説明す
る。
る。
【０００７】図１は棒材１に丸棒を使用した例で、棒材
１を包むようにして、径方向に振動するリング状圧電素
子３および４、棒材１の軸方向に振動するリング状圧電
素子２、さらに前記３つの圧電素子２、３、４の間に挟
まれる中間リング５ａ、５ｂが一体に構成されている。
圧電素子３、４の内径は棒材１の外径に対し、収縮時に
は締め代、膨張時には隙間ができるよう設定されてい
る。また、圧電素子２と中間リング５ａ、５ｂは棒材１
と径方向に隙間をとってある。
１を包むようにして、径方向に振動するリング状圧電素
子３および４、棒材１の軸方向に振動するリング状圧電
素子２、さらに前記３つの圧電素子２、３、４の間に挟
まれる中間リング５ａ、５ｂが一体に構成されている。
圧電素子３、４の内径は棒材１の外径に対し、収縮時に
は締め代、膨張時には隙間ができるよう設定されてい
る。また、圧電素子２と中間リング５ａ、５ｂは棒材１
と径方向に隙間をとってある。
【０００８】このように構成された図１において、棒材
１上を図面左から右へ駆動する場合を説明する。まず圧
電素子３は収縮の状態で、棒材１を挟み付けている。圧
電素子４は膨張の状態で棒材１とは隙間がある。この時
に圧電素子２を膨張の状態にすると、その膨張分圧電素
子４は右に移動する。つぎに圧電素子４を収縮の状態に
して、圧電素子３を膨張の状態に切り替える。この時圧
電素子２を収縮の状態にすると、その収縮分つまり前記
の膨張分圧電素子２は右に移動する。以上これまでの動
作により、圧電素子２、３、４および中間リング５ａ、
５ｂが圧電素子２の変位量分移動することとなり、この
動作を圧電素子２、３、４に超音波振動を適当な位相差
で駆動させて繰り返すことにより、高速のリニア駆動が
実現する。図２は図１の圧電素子２、３、４に加える交
流電圧の例で、曲線６は圧電素子３に加える電圧、曲線
７は圧電素子４に加える電圧、曲線８は圧電素子２に加
える電圧を示す。曲線６と曲線７は互いに反対の極性の
ため、これによって動作する圧電素子３と圧電素子４
は、一方が膨張の時は他方は収縮となり、その逆に一方
が収縮の時は他方は膨張となる。ここで圧電素子２に曲
線８の電圧を加えると、これは圧電素子４に加わる電圧
と同じ極性のため、図１において説明した動作を繰り返
すことになる。なお、駆動方向を逆の図１右から左にす
るには、圧電素子２の振動の位相を１８０゜変えてやれ
ばよい。つまり曲線８を反対にすればよい。次に本発明
の実施例を図３により説明する。
１上を図面左から右へ駆動する場合を説明する。まず圧
電素子３は収縮の状態で、棒材１を挟み付けている。圧
電素子４は膨張の状態で棒材１とは隙間がある。この時
に圧電素子２を膨張の状態にすると、その膨張分圧電素
子４は右に移動する。つぎに圧電素子４を収縮の状態に
して、圧電素子３を膨張の状態に切り替える。この時圧
電素子２を収縮の状態にすると、その収縮分つまり前記
の膨張分圧電素子２は右に移動する。以上これまでの動
作により、圧電素子２、３、４および中間リング５ａ、
５ｂが圧電素子２の変位量分移動することとなり、この
動作を圧電素子２、３、４に超音波振動を適当な位相差
で駆動させて繰り返すことにより、高速のリニア駆動が
実現する。図２は図１の圧電素子２、３、４に加える交
流電圧の例で、曲線６は圧電素子３に加える電圧、曲線
７は圧電素子４に加える電圧、曲線８は圧電素子２に加
える電圧を示す。曲線６と曲線７は互いに反対の極性の
ため、これによって動作する圧電素子３と圧電素子４
は、一方が膨張の時は他方は収縮となり、その逆に一方
が収縮の時は他方は膨張となる。ここで圧電素子２に曲
線８の電圧を加えると、これは圧電素子４に加わる電圧
と同じ極性のため、図１において説明した動作を繰り返
すことになる。なお、駆動方向を逆の図１右から左にす
るには、圧電素子２の振動の位相を１８０゜変えてやれ
ばよい。つまり曲線８を反対にすればよい。次に本発明
の実施例を図３により説明する。
【０００９】図３は図１における軸方向に振動する圧電
素子２を２対に増やした例で圧電素子９、１０を軸方向
の振動に使用している。基本動作は図１と同様である
が、軸方向に２対の圧電素子９、１０を使用しているた
め変位量が大きくなり、より高速な駆動を実現できる。
さらに、圧電素子９、１０の振動の位相をずらすこと
で、駆動速度を変えることも可能である。これを図を使
って説明する。図４の曲線１１は圧電素子９に加わる電
圧、曲線１２は圧電素子１０に加わる電圧を示す。圧電
素子９と１０の変位の合計は曲線１３で表され、曲線１
１と１２の位相差のない図４のときが最大の変位を得ら
れる。つぎに図５は、圧電素子９に加わる電圧の曲線１
４と圧電素子１０に加わる電圧の曲線１５の位相をずら
したときで、圧電素子９と圧電素子１０の変位の合計を
示す曲線１６は、図４の曲線１３より振幅が小さくな
り、変位が減ることがわかる。この結果、駆動速度も減
ることになり、圧電素子９と圧電素子１０に加える電圧
の位相を変えることで駆動速度を変えることができるこ
とがわかる。なお、図１の例、図３の例とも、より大き
な変位を得るために圧電素子２、３、４、９、１０に積
層型の圧電素子を使用してもよい。
素子２を２対に増やした例で圧電素子９、１０を軸方向
の振動に使用している。基本動作は図１と同様である
が、軸方向に２対の圧電素子９、１０を使用しているた
め変位量が大きくなり、より高速な駆動を実現できる。
さらに、圧電素子９、１０の振動の位相をずらすこと
で、駆動速度を変えることも可能である。これを図を使
って説明する。図４の曲線１１は圧電素子９に加わる電
圧、曲線１２は圧電素子１０に加わる電圧を示す。圧電
素子９と１０の変位の合計は曲線１３で表され、曲線１
１と１２の位相差のない図４のときが最大の変位を得ら
れる。つぎに図５は、圧電素子９に加わる電圧の曲線１
４と圧電素子１０に加わる電圧の曲線１５の位相をずら
したときで、圧電素子９と圧電素子１０の変位の合計を
示す曲線１６は、図４の曲線１３より振幅が小さくな
り、変位が減ることがわかる。この結果、駆動速度も減
ることになり、圧電素子９と圧電素子１０に加える電圧
の位相を変えることで駆動速度を変えることができるこ
とがわかる。なお、図１の例、図３の例とも、より大き
な変位を得るために圧電素子２、３、４、９、１０に積
層型の圧電素子を使用してもよい。
【００１０】
【発明の効果】本発明によれば、第１の圧電素子と、第
１の圧電素子を貫通する軸と、第２の圧電素子とで構成
される駆動部のみで超音波リニアモータが構成でき、加
圧用のバネ、摺動のためのベアリング機構が不要であ
り、小型で安価な超音波リニアモータができるという効
果がある。さらに駆動電圧の位相を変えるだけで駆動方
向、駆動速度を変えることができ、制御性に優れた超音
波リニアモータができるという効果がある。
１の圧電素子を貫通する軸と、第２の圧電素子とで構成
される駆動部のみで超音波リニアモータが構成でき、加
圧用のバネ、摺動のためのベアリング機構が不要であ
り、小型で安価な超音波リニアモータができるという効
果がある。さらに駆動電圧の位相を変えるだけで駆動方
向、駆動速度を変えることができ、制御性に優れた超音
波リニアモータができるという効果がある。
【００１１】また、例えば２つの第１の圧電素子の振動
振幅が同一になるような電圧で、かつ逆位相の交流電圧
を印加することにより、第１の圧電素子を振動させたま
ま停止させることができる。そのため、この停止状態か
ら駆動状態に移行するには位相を変化させるだけで短時
間に駆動状態に移行でき、しかも一旦駆動を止めないの
で制御の誤差を小さくすることができるという効果があ
る。さらに、第１の圧電素子と軸との間に隙間が設定さ
れているため、第１の圧電素子を振動させたまま停止し
ても第１の圧電素子も軸も磨耗しないという効果があ
る。
振幅が同一になるような電圧で、かつ逆位相の交流電圧
を印加することにより、第１の圧電素子を振動させたま
ま停止させることができる。そのため、この停止状態か
ら駆動状態に移行するには位相を変化させるだけで短時
間に駆動状態に移行でき、しかも一旦駆動を止めないの
で制御の誤差を小さくすることができるという効果があ
る。さらに、第１の圧電素子と軸との間に隙間が設定さ
れているため、第１の圧電素子を振動させたまま停止し
ても第１の圧電素子も軸も磨耗しないという効果があ
る。
【図１】本発明の背景技術を示す斜視図。
【図２】図１の背景技術の駆動電圧と変位を示す図。
【図３】本発明の実施例を示す斜視図。
【図４】本発明の実施例の駆動電圧と変位を示す図。
【図５】本発明の実施例の駆動電圧と変位を示す図。
１ 棒材 ２ 圧電素子 ３ 圧電素子 ４ 圧電素子 ５ａ 中間リング ５ｂ 中間リング ６ 曲線 ７ 曲線 ８ 曲線 ９ 圧電素子 １０ 圧電素子 １１ 曲線 １２ 曲線 １３ 曲線 １４ 曲線 １５ 曲線 １６ 曲線
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−217415（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−49574（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−49575（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−209336（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−1384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−93477（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−114869（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−30297（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H02N 2/00
Claims (1)
- 【請求項１】互いに独立して駆動可能で、進行方向に平
行に振動する複数の第１の圧電素子と、 前記進行方向と平行に前記第１の圧電素子を貫通する軸
と、 前記複数の第１の圧電素子を挟んで、前記軸を把持可能
に配置され、前記進行方向と垂直に振動する第２の圧電
素子と、 を有し、 前記第１の圧電素子と前記軸とは径方向に隙間が設定さ
れ、前記第２の圧電素子は前記軸の外径に対し、収縮時
には締め代、膨張時には隙間ができるように設定され、 前記複数の第１の圧電素子のそれぞれに印加する交流電
圧の位相差を変化させることにより、駆動速度を変化さ
せることを特徴とする超音波リニアモータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19675991A JP3356790B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 超音波リニアモータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19675991A JP3356790B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 超音波リニアモータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0549273A JPH0549273A (ja) | 1993-02-26 |
| JP3356790B2 true JP3356790B2 (ja) | 2002-12-16 |
Family
ID=16363151
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19675991A Expired - Lifetime JP3356790B2 (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | 超音波リニアモータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3356790B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7227440B2 (en) * | 2005-03-03 | 2007-06-05 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Electromagnetic actuator |
| US8283837B2 (en) * | 2007-05-17 | 2012-10-09 | Nikon Corporation | Piezoelectric actuator, piezoelectric actuator device, lens barrel, optical device and manufacturing method thereof |
| US7915787B2 (en) | 2007-07-20 | 2011-03-29 | Canon Kabushiki Kaisha | Actuator |
| CN101970395B (zh) | 2008-03-14 | 2014-01-15 | 大野绿水株式会社 | 丙烯酰胺水溶液的稳定化方法 |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP19675991A patent/JP3356790B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0549273A (ja) | 1993-02-26 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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