JPH03173367A - 超音波リニアモータおよびそれを用いたスライドテーブル - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、超音波リニアモータおよびそれを用いたスラ
イドテーブルに関し、特にスライド機構におけるスライ
ダの伝送棒への加圧構造において、スライダの圧着力が
常に一定に保持され、所定の推力によって安定した動作
が可能とされる超音波リニアモータおよびそれを用いた
スライドテーブルに適用して有効な技術に関する。

［従来の技術］ 従来のスライド機構としては、たとえば、パルスモータ
などの電磁モータを駆動源として、この電磁モータの回
転運動を直線運動に変換するボールねじなどの連結機構
と、この連結機構に連動して移動するテーブルとを備え
、電磁モータを制御することによってテーブルの移動を
副整することができる電磁モータを用いたスライドテー
ブルがある。

ところが、前記スライドテーブルにおいては、テーブル
自体の重量およびテーブルにｅｉされる搬送物の可搬重
量が、連結機構に直接前わるために耐荷重性の面におい
て問題がある。

また、ボールねじなどの連結機構が大形かつ複雑化され
、近年の小形化への傾向に適用できない上に、コスト面
においてもコスト高になるという問題がある。

一方、たとえば駆動源として、超音波の持つ強力な振動
エネルギーを利用する超音波モータを用いることによっ
て、上記のような問題へか解決可能となることを本発明
者は見い出した。

すなわち、超音波モータに関しては、特開昭５９−１２
２３８５号、特開昭６０−２２４７８号公報などに記載
されるように、たとえば、高周波電圧の印加によって励
振される圧電振動子と、この圧電振動子に固定される伝
送棒と、この伝送棒に加圧接触されるスライダとを備え
ているものである。

そして、圧電振動子の励振によって伝送棒上に表面波、
すなわち、第７図においてＡ点に着目すると、横振動（
Ｕ）と縦振動（Ｖ）とによって９０度位相のずれた楕円
振動（Ｗ）が形成され、この楕円振動が伝送棒上におい
て一方向（第７図において右方向）の進行波として伝搬
される。さらに、この進行波が、伝送棒上のどの点にお
いても同様に形成され、この状態においてスライダが進
行波の頂点ＡおよびＢの点でのみ接触され、伝送棒との
摩擦によってスライダに進行波と逆方向（左方向）の推
力が発生される。これにより、スライダを進行波と逆方
向に移動させ、回転または直線運動に変換する構造とさ
れるものである。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、前記のような従来技術においては、伝送棒に
加圧接触されるスライダの加圧構造がばねなどの弾性部
材によって形成されるために、たとえば進行波の振幅変
化、スライダの圧着面の摩耗などが生じたり、または伝
送棒の寸法形状などによって弾性部材の弾性力が変化し
、スライダの圧着力を一定に保持することができないと
いう欠点がある。

従って、スライダへ作用する推力が、弾性部材の弾性力
変化に伴って変化し、スライダを安定した状態において
動作させることができないという問題がある。

そこで、本発明の目的は、スライダの圧着力が一定に保
持され、所定の推力によって安定した動作が可能とされ
る超音波リニアモータおよびそれを用いたスライドテー
ブルを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［課題を解決するための手段］ 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の超音波リニアモータおよびそれを用
いたスライドテーブルは、高周波電圧の印加によって励
振される圧電振動子と、該圧電振動子に固定される伝送
棒と、該伝送棒に加圧接触されるスライダとを備え、前
記圧電振動子が励振されることにより前記伝送棒上に一
方向の進行波が形成され、該進行波により前記スライダ
に該進行波と逆方向の推力が発生され、該推力により前
記スライダが前記進行波と逆方向に移動される超音波リ
ニアモータであって、前記伝送棒に加圧接触されるスラ
イダの圧着力が、ストロークが変化しても荷重が変化し
ない定荷重弾性部材、または一定圧に精密に制御された
流体圧により得られるものである。

［作用］ 前記した超音波リニアモータおよびそれを用いたスライ
ドテーブルによれば、伝送棒に加圧接触されるスライダ
の圧着力が、ストロークが変化しても荷重が変化しない
定荷重弾性部材、または−定圧に精密に制御された流体
圧によって得られることにより、ストロークの変化に対
してもスライダの圧着力を常に一定に保持し、安定した
推力によって動作させることができる。

［実施例］ 第１ｒＸＪは本発明の一実施例である超音波リニアモー
タの要部を示す部分断面図、第２図は第１図の■−■線
の切断断面図、第３図は本実施例の超音波リニアモータ
を用いたスライドテーブルを示す平面図、第４図は本実
施例の超音波リニアモータの動作を説明する概略構成図
、第５図は本実施例の超音波リニアモータの変形例を示
す部分断面図、第６図は第５図のＶＩ−ＶＩ線の切断断
面図である。

まず、第３図により本実施例の超音波リニアモータを用
いたスライドテーブルの構成を説明する。

本実施例の超音波リニアモータを用いたスライドテーブ
ルは、たとえば、高周波電圧の印加によって励振される
圧電振動子１と、この圧電振動子１に固定される伝送棒
２と、この伝送棒２に加圧接触されるスライダ３とから
構成されている。そして、スライダ３に構造的に分離し
てテーブル４が挟持され、さらにテーブル４がリニアガ
イド５によって案内され、軸方向に沿って直線移動され
る構造とされている。

圧電振動子ｌは、たとえば、ランジニバン型の振動子が
両端側からボルト締めされて円柱形状に形成され、圧電
振動子１ａおよびｌｂが本体６の左右にそれぞれ横置き
に配設され、縦振動の節の位置が本体６に固定されてい
る。そして、高周波電圧が印加されることによって、固
定された基点を中心に励振される構造とされている。

伝送棒２は、たとえばアルミニウムなどによって角柱形
状に形成され、その両端側が、横置きに配設された圧電
振動子１ａ、ｌｂの一端側にそれぞれ固定されている。

そして、圧電振動子１ａ。

１ｂの励振によって、伝送棒２上にその軸方向に沿って
振動する進行波が形成される構造とされている。

スライダ３は、たとえば第１図および第２図に示すよう
にアルミニウムなどによって断面が凹状にスライダ本体
３ａが形成され、その開口部に蓋体３ｂが定荷重ばね（
定荷重弾性部材）３ｃによって押さえ付けられ、ストロ
ークの変化に影響されることなく、常に一定の圧着力に
ょって伝送棒２に加圧接触されている。そして、伝送棒
２上に形成された進行波によって、この進行波と逆方向
への推力が発生され、スライダ３が進行波と逆方向に移
動される構造とされている。

テーブル４は、その軸方向が、スライダ３の両端に配設
される連結板７によって分離された状態において挟持さ
れている。また、テーブル４は、テーブル４の重量およ
びテーブル４に載置される重送物の可漫重璽による荷重
方向と、伝送棒２上の進行波の振動方向とが９０度の位
相差をもって配設されている。そして、スライダ３の移
動を拘束することなく、テーブル４がスライダ３の移動
に連動して軸方向に沿って直線移動される構造とされて
いる。

リニアガイド５は、テーブル４の移動方向に沿って並設
され、テーブル４の移動が２本のリニアガイド５ａおよ
び５ｂによって案内されている。

そして、テーブル４の重量およびテーブル４に載置され
る搬送物の可搬重量を受けながら、テーブル４が安定に
直線移動される構造とされている。

そして、以上のように構成される本実施例の超音波リニ
アモータを用いたスライドテーブルは、たとえば第４図
のように、外部に高周波型＃８、切換スイッチ９および
負荷抵抗１０が接続され、切換スイッチ９によってスラ
イダ３およびテーブル４の移動方向が切り換えられる構
造とされている。

次に、本実施例の作用について、第４図の構成図に基づ
いて説明する。

始めに、切換スイッチ９を第４図の状態、すなわち左側
の圧電振動子１ａに高周波電源８が接続される閉回路と
し、高周波電源８の印加電圧を圧電振動子１ａに供給す
る。そして、電圧が印加された圧電振動子１ａは、本体
６に固定された基点を中心に実線の矢印の方向に励振さ
れる。この時、右側の圧電振動子１ｂには、高周波電圧
が印加されないので励振されることがない。

さらに、圧電振動子１ａの励振によって、圧電振動子１
ａに固定された伝送棒２の表面に右方向への進行波が形
成される。そして、伝送棒２に加圧接触されたスライダ
３が、伝送棒２上に形成された進行波と逆方向、すなわ
ち左方向に移動される。

この時、たとえば進行波の振幅が変化したり、スライダ
本体３ａｋよび蓋体３ｂの圧着面の摩耗などが生じた場
合においても、スライダ３を定荷重ばね３Ｃによって常
に一定の圧着力に保持できるので、安定した推力によっ
て移動させることができる。

そして、スライダ３に挟持されたテーブル４が、リニア
ガイド５によって案内され、スライダ３の移動に連動し
て左方向に安定して直線移動される。

続いて、切換スイッチ９を第４図の状態から点線の状態
、すなわち上記と逆に右側の圧電振動子１ｂに高周波電
源８が接続される閉回路とし、高周波電源８の印加電圧
を圧電振動子１ｂに供給する。そして、上記と同様に、
電圧が印加された圧電振動子１ｂは、本体６に固定され
た基点を中心に点線の矢印の方向に励振される。

さらに、圧電振動子１ｂの励振によって、圧電振動子１
ｂに固定された伝送棒２の表面に左方向への進行波が形
成される。そして、上記において左方向に移動されたス
ライダ３が、伝送棒２上に形成された進行波と逆方向、
すなわち右方向に移動される。

このように、切換スイッチ９の切り換えによって、スラ
イダ３およびテーブル４をスライドテーブルの軸方向に
沿って移動させることができるので、たとえばテーブル
４に搬送物を載置した場合には、テーブル４の移動範囲
において搬送物を搬送することができる。

従って、本実施例の超音波リニアモータによれば、伝送
棒２に加圧接触されるスライダ３の圧管力が、定荷重弾
性部材である定荷重ばね３ｃによって得られることによ
り、スライダ３が一定の圧着力によって伝送棒２に加圧
接触されるので、スライダ３を一定の推力によって安定
した状態において動作させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例の超音波リニアモータについては、
スライダ３の蓋体３°ｂが定荷重ばね３Ｃによって押さ
え付けられ、スライダ３が一定の圧着力によって伝送棒
２に加圧接触される場合について説明したが、本発明は
前記実施例に限定されるものではなく、たとえばレギユ
レータによって一定の圧力に精密に制御された流体圧、
たとえば空気圧を利用して圧着力を得る場合についても
適用可能である。この場合には、たとえば、第５図およ
び第６図に示すようにスライダ３をシリンダ構造とし、
ピストン３ｄに精密に制御された空気圧を加えることに
より、スライダ３に作用する推力が一定に保持され、ス
ライダ３を安定状態において動作させることができる。

［発明の効果コ 本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

（１）、高周波電圧の印加によって励振される圧電振動
子と、この圧電振動子に固定される伝送棒と、この伝送
棒に加圧接触されるスライダとを備え、圧電振動子が励
振されることにより伝送棒上に一方向の進行波が形成さ
れ、この進行波によりスライダに進行波と逆方向の推力
が発生され、この推力によりスライダが進行波と逆方向
に移動される超音波リニアモータにおいて、伝送棒に加
圧接触されるスライダの圧着力が、ストロークが変化し
ても荷重が変化しない定荷重弾性部材、または−定圧に
精密に制御された流体圧によって得られることにより、
スライダの圧着力を常に一定に保持し、安定した推力を
得ることができるので、スライダを常に安定状態におい
て動作させることが可能である。

（２）、前記（１）により、従来のような進行波の振幅
変化、スライダの圧着面の摩耗などが生じたり、または
伝送棒の寸法形状変化などについても柔軟に対応できる
ので、スライダの安定した駆動力が渇られ、作動信頼性
の向上が可能とされる超音波すニアモータおよびそれを
用いたスライドテーブルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である超音波リニアモータの
要部を示す部分断面図、第２図は第１図の■−■線の切
断断面図、第３図は本実施例の超音波リニアモータを用
いたスライドテーブルを示す平面図、第４図は本実施例
の超音波リニアモータの動作を説明する概略構成図、第
５図は本実施例の超音波リニアモータの変形例を示す部
分断面図、第６図は第５図のＶｌ−Ｖｌ線の切断断面図
、第７図は超音波モータの動作原理を説明する要部斜視
図である。 １、ｌａ、ｌｂ・・・圧電振動子、 ２・・・伝送棒、 ３・・・スライダ、 ３ａ・・スライダ本体、 ３ｂ・・蓋体、 ３ｃ・・定荷重ばね（定荷重弾性部材）、３ｄ・・ピス
トン、 ・テーブル、 ａ、５ｈ　・　・　・リニアガイド、 ・本体、 ・連結板、 ・高周波電源、 ・切換スイッチ、 ・負荷抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、高周波電圧の印加によって励振される圧電振動子と
   、該圧電振動子に固定される伝送棒と、該伝送棒に加圧
   接触されるスライダとを備え、前記圧電振動子が励振さ
   れることにより前記伝送棒上に一方向の進行波が形成さ
   れ、該進行波により前記スライダに該進行波と逆方向の
   推力が発生され、該推力により前記スライダが前記進行
   波と逆方向に移動される超音波リニアモータであって、
   前記伝送棒に加圧接触されるスライダの圧着力が、スト
   ロークが変化しても荷重が変化しない定荷重弾性部材、
   または一定圧に精密に制御された流体圧により得られる
   ことを特徴とする超音波リニアモータ。 ２、請求項１記載の超音波リニアモータを用い、前記ス
   ライダに連動可能に連結されるテーブルを備えてなるス
   ライドテーブル。