JPH05146180A - リニア型超音波モータ - Google Patents
リニア型超音波モータInfo
- Publication number
- JPH05146180A JPH05146180A JP3074011A JP7401191A JPH05146180A JP H05146180 A JPH05146180 A JP H05146180A JP 3074011 A JP3074011 A JP 3074011A JP 7401191 A JP7401191 A JP 7401191A JP H05146180 A JPH05146180 A JP H05146180A
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- Japan
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- linear
- ultrasonic motor
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 コンパクトでありながら、しかも強力な一方
向の直線駆動力が得られるリニア型超音波モータを提供
する。 【構成】 リニア型超音波モータ１は、長円形の閉通路
に構成された超音波伝導通路６を有し、この超音波伝導
通路６の表面の一部に当接させるようにして回転ローラ
３を基台７に支承する。そして、回転ローラ３と対向す
る側の超音波伝導通路６の表面と、回転ローラ３との両
者に当接させて移動自在な可動子２０を設置する。
向の直線駆動力が得られるリニア型超音波モータを提供
する。 【構成】 リニア型超音波モータ１は、長円形の閉通路
に構成された超音波伝導通路６を有し、この超音波伝導
通路６の表面の一部に当接させるようにして回転ローラ
３を基台７に支承する。そして、回転ローラ３と対向す
る側の超音波伝導通路６の表面と、回転ローラ３との両
者に当接させて移動自在な可動子２０を設置する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、可動子を直線駆動させ
るリニア型超音波モータに関する。
るリニア型超音波モータに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のリニア型超音波モータには、例え
ば半円部と長辺部が連続する形態である小判形（長円
形）の弾性体基体の裏面ほぼ全面に位相差を持たせた複
数個の圧電素子を積層し、その圧電素子によって弾性体
基体の全面を励振するようにし、弾性体基体に一体に形
成された長円状の振動伝達部材から超音波進行波を摺動
子に伝えるようにしたものがある（特開昭６１−３５１
７７号）。前記超音波進行波は長円状の振動伝達部材の
表面を循環しているため、振動伝達部材のうちの一方の
長辺部とそれに対向する長辺部とでは超音波進行波の向
きが反対である。従って、従来のリニア型超音波モータ
では、振動伝達部材の一方の長辺部に摺動子を当接させ
て二つある長辺部の片側から直線駆動力を取り出すか、
或いは、振動伝達部材の双方の長辺部に二本の摺動子を
それぞれ当接させて互いに異なる方向の直線駆動力を取
り出すようにしていた。
ば半円部と長辺部が連続する形態である小判形（長円
形）の弾性体基体の裏面ほぼ全面に位相差を持たせた複
数個の圧電素子を積層し、その圧電素子によって弾性体
基体の全面を励振するようにし、弾性体基体に一体に形
成された長円状の振動伝達部材から超音波進行波を摺動
子に伝えるようにしたものがある（特開昭６１−３５１
７７号）。前記超音波進行波は長円状の振動伝達部材の
表面を循環しているため、振動伝達部材のうちの一方の
長辺部とそれに対向する長辺部とでは超音波進行波の向
きが反対である。従って、従来のリニア型超音波モータ
では、振動伝達部材の一方の長辺部に摺動子を当接させ
て二つある長辺部の片側から直線駆動力を取り出すか、
或いは、振動伝達部材の双方の長辺部に二本の摺動子を
それぞれ当接させて互いに異なる方向の直線駆動力を取
り出すようにしていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前記のように従来のリ
ニア型超音波モータは、振動伝達部材の二つある長辺部
から得られる直線駆動力が正逆二方向に分散されるた
め、一方向の直線駆動力がそれだけ弱くなる欠点があ
る。従って、従来のリニア型超音波モータは、狭い設置
スペースに収まるコンパクト性が要求され、しかも強力
な直線駆動力を必要とする例えば自動車のパワーウィン
ドーやサンルーフ或いはサンシェード等の駆動装置とし
て使用できない問題点があった。本発明は上記の問題点
に鑑みなされたものであり、その目的とする所は、コン
パクトでありながら、しかも強力な直線駆動力が得られ
るリニア型超音波モータを提供することにある。
ニア型超音波モータは、振動伝達部材の二つある長辺部
から得られる直線駆動力が正逆二方向に分散されるた
め、一方向の直線駆動力がそれだけ弱くなる欠点があ
る。従って、従来のリニア型超音波モータは、狭い設置
スペースに収まるコンパクト性が要求され、しかも強力
な直線駆動力を必要とする例えば自動車のパワーウィン
ドーやサンルーフ或いはサンシェード等の駆動装置とし
て使用できない問題点があった。本発明は上記の問題点
に鑑みなされたものであり、その目的とする所は、コン
パクトでありながら、しかも強力な直線駆動力が得られ
るリニア型超音波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】上記の目的を達成するた
め、本発明では、図面に例示するように、略長円形又は
円形等の閉通路に構成された超音波伝導通路６を有し、
該超音波伝導通路６の表面に発生する超音波進行波によ
り可動子２０を直線駆動させるようにしたリニア型超音
波モータ１において、前記超音波伝導通路６の表面の一
部に当接され回転自在に基台７に支承された少なくとも
一つの回転ローラ３と、前記回転ローラ３と対向する側
の前記超音波伝導通路６の表面と、前記回転ローラ３と
の両者に当接するようにされた可動子２０と、を備える
ことを特徴とするリニア型超音波モータ１を提供する。
め、本発明では、図面に例示するように、略長円形又は
円形等の閉通路に構成された超音波伝導通路６を有し、
該超音波伝導通路６の表面に発生する超音波進行波によ
り可動子２０を直線駆動させるようにしたリニア型超音
波モータ１において、前記超音波伝導通路６の表面の一
部に当接され回転自在に基台７に支承された少なくとも
一つの回転ローラ３と、前記回転ローラ３と対向する側
の前記超音波伝導通路６の表面と、前記回転ローラ３と
の両者に当接するようにされた可動子２０と、を備える
ことを特徴とするリニア型超音波モータ１を提供する。
【０００５】
【作用】上記のように構成されたリニア型超音波モータ
１では、超音波伝導通路６の表面を超音波進行波が循環
する。そして上下に屈曲する横波の超音波進行波により
回転ローラ３が回転し、該回転ローラ３を介して可動子
２０に直線駆動力が伝わる。一方、可動子２０は回転ロ
ーラ３と対向する超音波伝導通路６にも当接しているか
らその超音波伝導通路６からも直線駆動力を受ける。回
転ローラ３を設けた超音波伝導通路６とそれと対向する
超音波伝導通路６とでは超音波進行波が互いに逆方向に
なるが、超音波伝導通路６に回転ローラ３を設けること
によってその部分の直線駆動力が反転するから、回転ロ
ーラ３とその回転ローラ３と対向する超音波伝導通路６
の両者に当接する可動子２０には同じ方向の二つの直線
駆動力が同時に作用する。
１では、超音波伝導通路６の表面を超音波進行波が循環
する。そして上下に屈曲する横波の超音波進行波により
回転ローラ３が回転し、該回転ローラ３を介して可動子
２０に直線駆動力が伝わる。一方、可動子２０は回転ロ
ーラ３と対向する超音波伝導通路６にも当接しているか
らその超音波伝導通路６からも直線駆動力を受ける。回
転ローラ３を設けた超音波伝導通路６とそれと対向する
超音波伝導通路６とでは超音波進行波が互いに逆方向に
なるが、超音波伝導通路６に回転ローラ３を設けること
によってその部分の直線駆動力が反転するから、回転ロ
ーラ３とその回転ローラ３と対向する超音波伝導通路６
の両者に当接する可動子２０には同じ方向の二つの直線
駆動力が同時に作用する。
【０００６】
【実施例】本発明の実施例について図面を参照し説明す
る。図１はリニア型超音波モータと可動子を示す斜視
図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３はリニア型超音
波モータを基台から切り離して示す底面図である。リニ
ア型超音波モータ１は、駆動力を発生する固定子２と、
該駆動力の作用方向を反転させる回転ローラ３とから構
成される。
る。図１はリニア型超音波モータと可動子を示す斜視
図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３はリニア型超音
波モータを基台から切り離して示す底面図である。リニ
ア型超音波モータ１は、駆動力を発生する固定子２と、
該駆動力の作用方向を反転させる回転ローラ３とから構
成される。
【０００７】固定子２は、銅合金からなる弾性体で形成
され、半円部４、４′と長辺部５、５′とが連続して長
円形の閉通路を構成する超音波伝導通路６と、リニア型
超音波モータ１を基台７に固定するための中央部の基板
８とからなり、超音波伝導通路６と基板８が一体に形成
されている。
され、半円部４、４′と長辺部５、５′とが連続して長
円形の閉通路を構成する超音波伝導通路６と、リニア型
超音波モータ１を基台７に固定するための中央部の基板
８とからなり、超音波伝導通路６と基板８が一体に形成
されている。
【０００８】固定子２は前記基板８中央の長孔９に固定
ボルト１０を挿通して基台７に締着固定する。図２右側
の長辺部５′の外側には基台７からボルト１１が、ま
た、長辺部５′の内側には基板８の後述する長孔１４を
通って基台７からボルト１１′がそれぞれ４組立設さ
れ、そのボルト１１、１１′に水平軸１２が固定され
る。水平軸１２には回転ローラ３が回転自在に支承さ
れ、その回転ローラ３の下面が超音波伝導通路６の長辺
部５′の表面に当接するようにされている。
ボルト１０を挿通して基台７に締着固定する。図２右側
の長辺部５′の外側には基台７からボルト１１が、ま
た、長辺部５′の内側には基板８の後述する長孔１４を
通って基台７からボルト１１′がそれぞれ４組立設さ
れ、そのボルト１１、１１′に水平軸１２が固定され
る。水平軸１２には回転ローラ３が回転自在に支承さ
れ、その回転ローラ３の下面が超音波伝導通路６の長辺
部５′の表面に当接するようにされている。
【０００９】超音波伝導通路６の表面には多数の横溝１
３が形成されている。図２に示す様に、横溝底から下の
超音波伝導通路６の断面は長方形の一定形状にされてい
る。また、超音波伝導通路６の長辺部５、５′に隣接す
る基板８には２つの長孔１４、１４が明けられている。
従って、超音波伝導通路６と基板８とは半円部４、４′
において連続し、長辺部５、５′において長孔１４、１
４により分離されている。なお、基板８の中央部はやや
板厚に形成されている。
３が形成されている。図２に示す様に、横溝底から下の
超音波伝導通路６の断面は長方形の一定形状にされてい
る。また、超音波伝導通路６の長辺部５、５′に隣接す
る基板８には２つの長孔１４、１４が明けられている。
従って、超音波伝導通路６と基板８とは半円部４、４′
において連続し、長辺部５、５′において長孔１４、１
４により分離されている。なお、基板８の中央部はやや
板厚に形成されている。
【００１０】超音波伝導通路６の長辺部５、５′の底面
には図３に示したように３つの圧電素子１５、１６、１
７が貼着されている。各圧電素子１５、１６、１７は厚
さが０．５ｍｍ程度の板状のセラミック分極材料の両面
に電極を設けたものであり、第１及び第２の圧電素子１
５、１６はそれぞれ全長の１／６毎に分極方向が交代す
るように厚さ方向に分極処理されている。図中において
斜線を施した部分が分極されている部分であり、斜線の
方向が異なる部分は互いに分極方向が異なる。第２の圧
電素子１６は第１の圧電素子１５から超音波伝導通路６
に発生する定在波の波長λの１／４だけ位置位相がずれ
る位置に固着されている。第３の圧電素子１７は前記波
長λの１／４の長さを有し、第１の圧電素子１５からλ
／４だけ離れた位置に固着されている。第１及び第２の
圧電素子１５、１６は超音波の励振用に用いられ、第３
の圧電素子１７は励振振幅のフィードバック信号検出用
に用いられる。なおその他超音波伝導通路６の寸法は、
半円部４、４′の円弧長を各３λ、長辺部５、５′の長
さを各３．５λ、全周長を１３λ、幅をλ／４の奇数倍
とするのが好ましい。
には図３に示したように３つの圧電素子１５、１６、１
７が貼着されている。各圧電素子１５、１６、１７は厚
さが０．５ｍｍ程度の板状のセラミック分極材料の両面
に電極を設けたものであり、第１及び第２の圧電素子１
５、１６はそれぞれ全長の１／６毎に分極方向が交代す
るように厚さ方向に分極処理されている。図中において
斜線を施した部分が分極されている部分であり、斜線の
方向が異なる部分は互いに分極方向が異なる。第２の圧
電素子１６は第１の圧電素子１５から超音波伝導通路６
に発生する定在波の波長λの１／４だけ位置位相がずれ
る位置に固着されている。第３の圧電素子１７は前記波
長λの１／４の長さを有し、第１の圧電素子１５からλ
／４だけ離れた位置に固着されている。第１及び第２の
圧電素子１５、１６は超音波の励振用に用いられ、第３
の圧電素子１７は励振振幅のフィードバック信号検出用
に用いられる。なおその他超音波伝導通路６の寸法は、
半円部４、４′の円弧長を各３λ、長辺部５、５′の長
さを各３．５λ、全周長を１３λ、幅をλ／４の奇数倍
とするのが好ましい。
【００１１】第１の圧電素子１５及び第２の圧電素子１
６は発振器１８、１９に接続され、第１の圧電素子１５
にＡsin(ωt)、第２の圧電素子１６にＡsin(ωt ±90
°) の時間的位相が±９０°ずれた約３２ＫＨｚの高周
波電圧を厚さ方向に印加する。これにより、長円形の超
音波伝導通路６の表面に超音波進行波が発生し超音波伝
導通路６を循環する。超音波振動の振幅は第３の圧電素
子１７により検出され、発振器１８、１９にフィードバ
ックされ印加電圧を適切に制御する。
６は発振器１８、１９に接続され、第１の圧電素子１５
にＡsin(ωt)、第２の圧電素子１６にＡsin(ωt ±90
°) の時間的位相が±９０°ずれた約３２ＫＨｚの高周
波電圧を厚さ方向に印加する。これにより、長円形の超
音波伝導通路６の表面に超音波進行波が発生し超音波伝
導通路６を循環する。超音波振動の振幅は第３の圧電素
子１７により検出され、発振器１８、１９にフィードバ
ックされ印加電圧を適切に制御する。
【００１２】被駆動体たる可動子２０は断面がＬ字形を
したレール状の部材である。可動子２０は前記回転ロー
ラ３に当接すると共に、図２左側の超音波伝導通路６の
長辺部５の表面にも直接当接する。なお、可動子２０は
基台７に回転自在に設けたガイドローラ２１に案内され
図２に垂直な方向に移動可能である。
したレール状の部材である。可動子２０は前記回転ロー
ラ３に当接すると共に、図２左側の超音波伝導通路６の
長辺部５の表面にも直接当接する。なお、可動子２０は
基台７に回転自在に設けたガイドローラ２１に案内され
図２に垂直な方向に移動可能である。
【００１３】図４は基台７の全体を示す平面図である。
この基台７にはリニア型超音波モータ１の反対側に可動
子２０の下面を支える滑車２２が設けられている。そし
て本実施例の基台７には前記リニア型超音波モータ１と
可動子２０を２組設置し、両者を同時に同方向に駆動さ
せるようにしている。かかる構成は、例えば自動車のサ
ンルーフの駆動装置に応用できるもので、基台７を自動
車のサンルーフに、可動子２０を自動車本体のＬ型レー
ルに置き換えれば良い。この場合、Ｌ型レールたる可動
子２０が自動車のボディに固定されるからサンルーフた
る基台７が移動自在となる。
この基台７にはリニア型超音波モータ１の反対側に可動
子２０の下面を支える滑車２２が設けられている。そし
て本実施例の基台７には前記リニア型超音波モータ１と
可動子２０を２組設置し、両者を同時に同方向に駆動さ
せるようにしている。かかる構成は、例えば自動車のサ
ンルーフの駆動装置に応用できるもので、基台７を自動
車のサンルーフに、可動子２０を自動車本体のＬ型レー
ルに置き換えれば良い。この場合、Ｌ型レールたる可動
子２０が自動車のボディに固定されるからサンルーフた
る基台７が移動自在となる。
【００１４】次に作動説明をする。長辺部５、５′の底
面に位置位相を１／４波長だけずらせて固着された第１
及び第２の圧電素子１５、１６に時間的位相が±９０°
ずれた高周波電圧を印加すると、長円形の超音波伝導通
路６の表面に超音波進行波が発生する。上下に屈曲する
横波の超音波進行波により、長辺部５の表面に直接当接
する可動子２０に、摩擦により超音波進行波の進行方向
と逆方向に駆動力が伝えられて可動子２０が直線駆動さ
れる。一方、図２右側の長辺部５′では回転ローラ３に
より駆動方向が反転され、左側の長辺部５と同一方向の
駆動力が可動子２０に伝達される。
面に位置位相を１／４波長だけずらせて固着された第１
及び第２の圧電素子１５、１６に時間的位相が±９０°
ずれた高周波電圧を印加すると、長円形の超音波伝導通
路６の表面に超音波進行波が発生する。上下に屈曲する
横波の超音波進行波により、長辺部５の表面に直接当接
する可動子２０に、摩擦により超音波進行波の進行方向
と逆方向に駆動力が伝えられて可動子２０が直線駆動さ
れる。一方、図２右側の長辺部５′では回転ローラ３に
より駆動方向が反転され、左側の長辺部５と同一方向の
駆動力が可動子２０に伝達される。
【００１５】以上説明した実施例では超音波伝導通路６
を長円形にしたものを示したが、もちろん超音波伝導通
路６は円形であってもよい。また、可動子２０を真っ直
ぐ案内するためにガイドローラ２１を設けたが、このガ
イドローラ２１を設けなくとも、例えば図５に示す様に
回転ローラ３の両端を円錐台状に面取りし、可動子２０
に回転ローラ３の面取り部分に係合する真っ直ぐなレー
ル溝２３を形成し、両者の係合によって可動子２０を直
線状に案内してもよい。また、回転ローラ３は２個以上
設け、その回転ローラ３間に無端ベルトを掛け渡すよう
にしてもよい。そしてさらに、図６に示すように回転ロ
ーラ３の回転方向を超音波進行波の進行方向に対して角
度θ傾ければ、超音波進行波の進行方向に対して可動子
２０の駆動方向を傾けることが簡単にできる。
を長円形にしたものを示したが、もちろん超音波伝導通
路６は円形であってもよい。また、可動子２０を真っ直
ぐ案内するためにガイドローラ２１を設けたが、このガ
イドローラ２１を設けなくとも、例えば図５に示す様に
回転ローラ３の両端を円錐台状に面取りし、可動子２０
に回転ローラ３の面取り部分に係合する真っ直ぐなレー
ル溝２３を形成し、両者の係合によって可動子２０を直
線状に案内してもよい。また、回転ローラ３は２個以上
設け、その回転ローラ３間に無端ベルトを掛け渡すよう
にしてもよい。そしてさらに、図６に示すように回転ロ
ーラ３の回転方向を超音波進行波の進行方向に対して角
度θ傾ければ、超音波進行波の進行方向に対して可動子
２０の駆動方向を傾けることが簡単にできる。
【００１６】
【発明の効果】本発明は、上記の構成を有し、従来正逆
二方向に分散されていた直線駆動力を一方向に集中させ
ることができるため、形状をコンパクトに抑えたまま直
線駆動力を飛躍的に向上させることができる。しかも構
造が簡単であるため安価で且つ信頼性が高い効果があ
る。これらのことから本発明のリニア型超音波モータ
は、狭い設置スペースに収まるコンパクト性が要求さ
れ、しかも強力な直線駆動力を必要とする例えば自動車
のパワーウィンドーやサンルーフ或いはサンシェード等
の駆動装置として最適である。
二方向に分散されていた直線駆動力を一方向に集中させ
ることができるため、形状をコンパクトに抑えたまま直
線駆動力を飛躍的に向上させることができる。しかも構
造が簡単であるため安価で且つ信頼性が高い効果があ
る。これらのことから本発明のリニア型超音波モータ
は、狭い設置スペースに収まるコンパクト性が要求さ
れ、しかも強力な直線駆動力を必要とする例えば自動車
のパワーウィンドーやサンルーフ或いはサンシェード等
の駆動装置として最適である。
【図１】 リニア型超音波モータと可動子を示す斜視
図、
図、
【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図、
【図３】 リニア型超音波モータを基台から切り離して
示す底面図、
示す底面図、
【図４】 基台の全体を示す平面図、
【図５】 他の実施例を示すリニア型超音波モータと可
動子の断面図、
動子の断面図、
【図６】 他の実施例を示す回転ローラと超音波伝導通
路の平面図である。
路の平面図である。
１．．リニア型超音波モータ、 ３．．回転ローラ、
６．．超音波伝導通路、 ７．．基台、 ２０．．可動
子。
６．．超音波伝導通路、 ７．．基台、 ２０．．可動
子。
Claims (1)
- 【請求項１】 略長円形又は円形等の閉通路に構成され
た超音波伝導通路を有し、該超音波伝導通路の表面に発
生する超音波進行波により可動子を直線駆動させるよう
にしたリニア型超音波モータにおいて、 前記超音波伝導通路の表面の一部に当接され回転自在に
基台に支承された少なくとも一つの回転ローラと、 前記回転ローラと対向する側の前記超音波伝導通路の表
面と、前記回転ローラとの両者に当接するようにされた
可動子と、 を備えることを特徴とするリニア型超音波モータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3074011A JP3053659B2 (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | リニア型超音波モータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3074011A JP3053659B2 (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | リニア型超音波モータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05146180A true JPH05146180A (ja) | 1993-06-11 |
| JP3053659B2 JP3053659B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=13534725
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3074011A Expired - Fee Related JP3053659B2 (ja) | 1991-03-12 | 1991-03-12 | リニア型超音波モータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3053659B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101964600A (zh) * | 2010-10-21 | 2011-02-02 | 南京航空航天大学 | 履带驱动装置、方法及履带式行走机构 |
-
1991
- 1991-03-12 JP JP3074011A patent/JP3053659B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101964600A (zh) * | 2010-10-21 | 2011-02-02 | 南京航空航天大学 | 履带驱动装置、方法及履带式行走机构 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3053659B2 (ja) | 2000-06-19 |
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