JPH06141564A - 波動循環型アクチュエータ - Google Patents
波動循環型アクチュエータInfo
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- JPH06141564A JPH06141564A JP4289163A JP28916392A JPH06141564A JP H06141564 A JPH06141564 A JP H06141564A JP 4289163 A JP4289163 A JP 4289163A JP 28916392 A JP28916392 A JP 28916392A JP H06141564 A JPH06141564 A JP H06141564A
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- Japan
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Links
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 4
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 3
- 238000000034 method Methods 0.000 description 3
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 230000000750 progressive effect Effects 0.000 description 1
- 230000002123 temporal effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/08—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 駆動部外に帰還路を必要としないアクチュエ
ータを提供することを目的とする。 【構成】 対向する2面からなる第1面群と、該第1面
群とは異なる対向する2面からなる第2面群との、2つ
の面群を長手方向に有する棒状振動体と、前記第1面群
に設けられ、該第1面群の長手方向に進行する波動を発
生させる励振体と、前記棒状振動体の両端部に設けら
れ、前記第1面群の長手方向に進行する波動を反射して
前記第2面群に伝送する第1反射部と、前記第2面群に
伝送され長手方向に進行する波動を反射して前記第1面
群に循環させる第2反射部と、前記棒状振動体に圧接さ
れ、前記進行の波動により移動する移動体とを備えた。
ータを提供することを目的とする。 【構成】 対向する2面からなる第1面群と、該第1面
群とは異なる対向する2面からなる第2面群との、2つ
の面群を長手方向に有する棒状振動体と、前記第1面群
に設けられ、該第1面群の長手方向に進行する波動を発
生させる励振体と、前記棒状振動体の両端部に設けら
れ、前記第1面群の長手方向に進行する波動を反射して
前記第2面群に伝送する第1反射部と、前記第2面群に
伝送され長手方向に進行する波動を反射して前記第1面
群に循環させる第2反射部と、前記棒状振動体に圧接さ
れ、前記進行の波動により移動する移動体とを備えた。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、棒状振動体内を波動を
循環させ、この波動により移動体を移動させるアクチュ
エータに関する。
循環させ、この波動により移動体を移動させるアクチュ
エータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来この種の装置としては、例えば特開
昭59−122385号公報の様なものがあった。そこ
には、図11に記載の環状型、図12に記載の振動帰還
型、図13に記載のエネルギー帰還型等が開示されてい
る。
昭59−122385号公報の様なものがあった。そこ
には、図11に記載の環状型、図12に記載の振動帰還
型、図13に記載のエネルギー帰還型等が開示されてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上の様な従
来の装置においては、いずれも駆動部とは別のところに
帰還路を必要とする為、全体の寸法が大きくなるという
問題点があった。そこで本発明は、駆動部外に帰還路を
必要としないアクチュエータを提供することを目的とす
る。
来の装置においては、いずれも駆動部とは別のところに
帰還路を必要とする為、全体の寸法が大きくなるという
問題点があった。そこで本発明は、駆動部外に帰還路を
必要としないアクチュエータを提供することを目的とす
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、対向する2面からなる第1面群と該第1
面群とは異なる対向する2面からなる第2面群との2つ
の面群を長手方向に有する棒状振動体と、該棒状振動体
の第1面群に設けられ、該第1面群の長手方向に進行す
る波動を発生させる励振体と、前記棒状振動体の両端部
に設けられ、前記第1面群の長手方向に進行する波動を
反射して前記第2面群に伝送する第1反射部と該第2面
群に伝送され、長手方向に進行する波動を反射して前記
第1面群に循環させる第2反射部と、前記棒状振動体に
圧接され、前記進行の波動により移動する移動体と、か
ら、波動循環型アクチュエータを構成した。
に、本発明は、対向する2面からなる第1面群と該第1
面群とは異なる対向する2面からなる第2面群との2つ
の面群を長手方向に有する棒状振動体と、該棒状振動体
の第1面群に設けられ、該第1面群の長手方向に進行す
る波動を発生させる励振体と、前記棒状振動体の両端部
に設けられ、前記第1面群の長手方向に進行する波動を
反射して前記第2面群に伝送する第1反射部と該第2面
群に伝送され、長手方向に進行する波動を反射して前記
第1面群に循環させる第2反射部と、前記棒状振動体に
圧接され、前記進行の波動により移動する移動体と、か
ら、波動循環型アクチュエータを構成した。
【0005】
【作用】本発明においては、棒状振動体の両端部に反射
部を設けて波動を循環する様になしたので、駆動部外に
帰還路を必要としないアクチュエータが得られる。
部を設けて波動を循環する様になしたので、駆動部外に
帰還路を必要としないアクチュエータが得られる。
【0006】
【実施例】図1は、本発明による波動循環型アクチュエ
ータの斜視図である。1は棒状振動体で、長手方向にA
〜Dの4面を有し、A面とC面は対向して第1面群を構
成し、B面とD面は対向して第2面群を構成している。
また波動の進行方向の説明を行う都合上、以後長手方向
の左端を『N端』、右端を『S端』と呼ぶことにする。
形状の詳細は図2で後述する。
ータの斜視図である。1は棒状振動体で、長手方向にA
〜Dの4面を有し、A面とC面は対向して第1面群を構
成し、B面とD面は対向して第2面群を構成している。
また波動の進行方向の説明を行う都合上、以後長手方向
の左端を『N端』、右端を『S端』と呼ぶことにする。
形状の詳細は図2で後述する。
【0007】2は励振体で、複数の板状の圧電体により
構成される。圧電体の分極方向は2個を1組に交互に逆
方向に配列されている。詳細は図10で後述する。3は
移動体で、3aと3bとで棒状振動体1の対向するB面
とD面とを、挟む様に圧接している。3c〜3f(3
e、3fは不図示)は圧接の為の付勢部材で、3aと3
bとを互いに引き寄せる方向に働く。
構成される。圧電体の分極方向は2個を1組に交互に逆
方向に配列されている。詳細は図10で後述する。3は
移動体で、3aと3bとで棒状振動体1の対向するB面
とD面とを、挟む様に圧接している。3c〜3f(3
e、3fは不図示)は圧接の為の付勢部材で、3aと3
bとを互いに引き寄せる方向に働く。
【0008】図2は図1の棒状振動体1の詳細図で、第
3角法によって描いてある。(イ)は正面図、(ロ)は
平面図、(ハ)は左側面図、(ニ)は右側面図である。
長手方向の4面には、A〜Dの名称を付けてある。ま
た、N端は2個の3角形状面から構成され、E、Fの名
称を付けてある。S端も2個の3角形状面から構成さ
れ、G、Hの名称を付けてある。E〜H面は長手方向に
進行する波動を反射させる為に設けた反射部で、E面・
F面に対しG面・H面を90゜捻って配置してあるとこ
ろが、駆動部外に帰還路を設けずに波動を循環させる要
点である。
3角法によって描いてある。(イ)は正面図、(ロ)は
平面図、(ハ)は左側面図、(ニ)は右側面図である。
長手方向の4面には、A〜Dの名称を付けてある。ま
た、N端は2個の3角形状面から構成され、E、Fの名
称を付けてある。S端も2個の3角形状面から構成さ
れ、G、Hの名称を付けてある。E〜H面は長手方向に
進行する波動を反射させる為に設けた反射部で、E面・
F面に対しG面・H面を90゜捻って配置してあるとこ
ろが、駆動部外に帰還路を設けずに波動を循環させる要
点である。
【0009】図3は、棒状振動体1中を進行する屈曲波
の循環の様子を説明する図である。棒状振動体1のA面
に設けられた励振体2に高周波電圧を印加することによ
り発生した、A面及びC面に垂直な方向に振動する屈曲
波は、図3中の右下に示す様にS端からN端方向に進行
する。そしてN端のE面及びF面で反射されることによ
り、B面及びD面に垂直な方向に振動する屈曲波にな
り、N端からS端方向に進行する。
の循環の様子を説明する図である。棒状振動体1のA面
に設けられた励振体2に高周波電圧を印加することによ
り発生した、A面及びC面に垂直な方向に振動する屈曲
波は、図3中の右下に示す様にS端からN端方向に進行
する。そしてN端のE面及びF面で反射されることによ
り、B面及びD面に垂直な方向に振動する屈曲波にな
り、N端からS端方向に進行する。
【0010】さらにS端のG面及びH面で反射されるこ
とにより、再びA面及びC面に垂直な方向に振動する屈
曲波になり、循環することになる。なお、A面及びC面
に垂直な方向に振動する屈曲波と、B面及びD面に垂直
な方向に振動する屈曲波とは、互いに垂直に偏る偏波の
為、たとえ位相が一致していようとも非干渉性である。
とにより、再びA面及びC面に垂直な方向に振動する屈
曲波になり、循環することになる。なお、A面及びC面
に垂直な方向に振動する屈曲波と、B面及びD面に垂直
な方向に振動する屈曲波とは、互いに垂直に偏る偏波の
為、たとえ位相が一致していようとも非干渉性である。
【0011】図4は、棒状振動体1中を進行する表面波
の循環の様子を説明する図である。棒状振動体1のA面
に設けられた励振体2に高周波電圧を印加することによ
り発生した、A面に垂直な方向に振動する表面波は、図
4中の左上に示す様にS端からN端方向に進行する。そ
してN端のE面に達し、E面とF面の交線で反射され、
B面に達してB面に垂直な方向に振動する表面波にな
り、N端からS端方向に進行する。
の循環の様子を説明する図である。棒状振動体1のA面
に設けられた励振体2に高周波電圧を印加することによ
り発生した、A面に垂直な方向に振動する表面波は、図
4中の左上に示す様にS端からN端方向に進行する。そ
してN端のE面に達し、E面とF面の交線で反射され、
B面に達してB面に垂直な方向に振動する表面波にな
り、N端からS端方向に進行する。
【0012】そしてS端のG面に達し、G面とH面の交
線で反射され、C面に達してC面に垂直な方向に振動す
る表面波になり、S端からN端方向に進行する。そして
N端のF面に達し、F面とE面の交線で反射され、D面
に達してD面に垂直な方向に振動する表面波になり、N
端からS端方向に進行する。そしてS端のH面に達し、
H面とG面の交線で反射され、再びA面に達して循環す
ることになる。
線で反射され、C面に達してC面に垂直な方向に振動す
る表面波になり、S端からN端方向に進行する。そして
N端のF面に達し、F面とE面の交線で反射され、D面
に達してD面に垂直な方向に振動する表面波になり、N
端からS端方向に進行する。そしてS端のH面に達し、
H面とG面の交線で反射され、再びA面に達して循環す
ることになる。
【0013】図5は棒状振動体1の表面を展開して示し
た図である。前述の図3では屈曲波の循環について説明
し、図4では表面波の循環について説明したが、これら
2種類の波動は、棒状振動体1の深部の減衰が小さい場
合や励振体2による振動振幅が大きい場合には屈曲波が
支配的になる。また逆に、棒状振動体1の深部の減衰が
大きい場合や励振体2による振動振幅が小さい場合には
表面波が支配的になる。
た図である。前述の図3では屈曲波の循環について説明
し、図4では表面波の循環について説明したが、これら
2種類の波動は、棒状振動体1の深部の減衰が小さい場
合や励振体2による振動振幅が大きい場合には屈曲波が
支配的になる。また逆に、棒状振動体1の深部の減衰が
大きい場合や励振体2による振動振幅が小さい場合には
表面波が支配的になる。
【0014】図5はこの両波動を同一図面上に描いたも
のである。この図でわかる重要なことは、屈曲波と表面
波との両波動が、長手方向のA〜D面においては共に同
一方向に進行するということである。これにより、屈曲
波と表面波が互いに打ち消し合う様なことが発生しない
ことが確認される。図6は励振体2の構成と、電源の印
加方法とを説明する図である。
のである。この図でわかる重要なことは、屈曲波と表面
波との両波動が、長手方向のA〜D面においては共に同
一方向に進行するということである。これにより、屈曲
波と表面波が互いに打ち消し合う様なことが発生しない
ことが確認される。図6は励振体2の構成と、電源の印
加方法とを説明する図である。
【0015】励振体2は、8個の駆動用圧電体2a〜2
hと、振動検出用圧電体2iとから構成される。駆動用
圧電体2a〜2hは、図の様に2個1組で分極方向が交
互に逆になる様に配置されている。図中『+』は分極方
向が紙面表側から裏側へ、『−』は分極方向が紙面裏側
から表側へ向いていることを表す。
hと、振動検出用圧電体2iとから構成される。駆動用
圧電体2a〜2hは、図の様に2個1組で分極方向が交
互に逆になる様に配置されている。図中『+』は分極方
向が紙面表側から裏側へ、『−』は分極方向が紙面裏側
から表側へ向いていることを表す。
【0016】そして、駆動用圧電体2a、2c、2e、
2gと1個おきに表面電極に高周波電圧V1 が印加さ
れ、残りの駆動用圧電体2b、2d、2f、2hには表
面電極に高周波電圧V2 が印加される。高周波電圧V2
は、高周波電圧V1 と同じ周波数で、π/2の時間的位
相差を有している。駆動用圧電体2a〜2hの裏面は、
棒状振動体1のA面に電気的導通をとりながら接着され
ている。従って、棒状振動体1が共通電極『GND』に
なっている。
2gと1個おきに表面電極に高周波電圧V1 が印加さ
れ、残りの駆動用圧電体2b、2d、2f、2hには表
面電極に高周波電圧V2 が印加される。高周波電圧V2
は、高周波電圧V1 と同じ周波数で、π/2の時間的位
相差を有している。駆動用圧電体2a〜2hの裏面は、
棒状振動体1のA面に電気的導通をとりながら接着され
ている。従って、棒状振動体1が共通電極『GND』に
なっている。
【0017】高周波電圧V1 とV2 との印加により駆動
用圧電体2a〜2hが伸縮し、棒状振動体1に進行性の
波動が発生する。波動の発生に関する更に詳しい模様
は、本出願人による特開昭60−245482号公報に
記載してあるので、ここでは説明を省略する。振動検出
用圧電体2iは、棒状振動体1に発生した振動を電圧に
変換する為のもので、発生する電圧の大きさや位相差を
モニターしながら入力を制御することが可能になる。詳
細は、本出願人による特開昭59−204477号公報
や特開昭61−251490号公報等に記載してあるの
で、ここでは説明を省略する。
用圧電体2a〜2hが伸縮し、棒状振動体1に進行性の
波動が発生する。波動の発生に関する更に詳しい模様
は、本出願人による特開昭60−245482号公報に
記載してあるので、ここでは説明を省略する。振動検出
用圧電体2iは、棒状振動体1に発生した振動を電圧に
変換する為のもので、発生する電圧の大きさや位相差を
モニターしながら入力を制御することが可能になる。詳
細は、本出願人による特開昭59−204477号公報
や特開昭61−251490号公報等に記載してあるの
で、ここでは説明を省略する。
【0018】図7は、第1実施例で、図1の棒状振動体
1と励振体2と移動体3との関係を説明するための断面
図である。励振体2は棒状振動体1のA面に配置され、
移動体3は棒状振動体1のB面とD面とを挟みながら摺
動する。図8は、図7に対する第2実施例である。
1と励振体2と移動体3との関係を説明するための断面
図である。励振体2は棒状振動体1のA面に配置され、
移動体3は棒状振動体1のB面とD面とを挟みながら摺
動する。図8は、図7に対する第2実施例である。
【0019】第1実施例と異なるところは、励振体がA
面とC面に2個(2、11)設けられているところにあ
る。移動体3を強力に動作させたい時に有効である。図
9は、図7図に対する第3実施例である。第1実施例と
異なるところは、棒状振動体1において、移動体12に
対する摺動面が、励振体と同じA面に設けられていると
ころにある。棒状振動体1の励振体2が接着される面や
移動体12が摺動する面は、高精度の平面加工が要求さ
れるが、本第3実施例では、摺動面と励振面とを共通に
なしたので、加工工程を短縮でき低コスト化が図れる。
なお、12c、12eは圧接の為の付勢部材で、12a
と12bとを互いに引き寄せる方向に働く。
面とC面に2個(2、11)設けられているところにあ
る。移動体3を強力に動作させたい時に有効である。図
9は、図7図に対する第3実施例である。第1実施例と
異なるところは、棒状振動体1において、移動体12に
対する摺動面が、励振体と同じA面に設けられていると
ころにある。棒状振動体1の励振体2が接着される面や
移動体12が摺動する面は、高精度の平面加工が要求さ
れるが、本第3実施例では、摺動面と励振面とを共通に
なしたので、加工工程を短縮でき低コスト化が図れる。
なお、12c、12eは圧接の為の付勢部材で、12a
と12bとを互いに引き寄せる方向に働く。
【0020】図10は、図7に対する第4実施例であ
る。特徴は、第2実施例の特徴と第3実施例の特徴とを
共に採用したもので、2個励振体2、11を設けると共
に、摺動面と励振面とを共通になしている。移動体12
の強力に動作と、低コスト化とが図れる。
る。特徴は、第2実施例の特徴と第3実施例の特徴とを
共に採用したもので、2個励振体2、11を設けると共
に、摺動面と励振面とを共通になしている。移動体12
の強力に動作と、低コスト化とが図れる。
【0021】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、棒状振動
体の両端部に反射部を設けて波動を循環する様になした
ので、駆動部外に帰還路を必要としないアクチュエータ
が得られ、低コスト化と簡易構造化、小型化が可能とな
った。
体の両端部に反射部を設けて波動を循環する様になした
ので、駆動部外に帰還路を必要としないアクチュエータ
が得られ、低コスト化と簡易構造化、小型化が可能とな
った。
【図1】は、本発明による波動循環型アクチュエータの
斜視図である。
斜視図である。
【図2】は、図1の棒状振動体1の詳細図である。
【図3】は、屈曲波の循環の様子を説明する図である。
【図4】は、表面波の循環の様子を説明する図である。
【図5】は、棒状振動体1の表面を展開して示した図で
ある。
ある。
【図6】は、励振体2の構成と、電源の印加方法とを説
明する図である。
明する図である。
【図7】は、第1実施例で、図1の棒状振動体1と励振
体2と移動体3との関係を説明するための断面図であ
る。
体2と移動体3との関係を説明するための断面図であ
る。
【図8】は、図7に対する第2実施例である。
【図9】は、図7に対する第3実施例である。
【図10】は、図7に対する第4実施例である。
【図11】は、公知の環状型のアクチュエータである。
【図12】は、公知の振動帰還型のアクチュエータであ
る。
る。
【図13】は、公知のエネルギー帰還型のアクチュエー
タである。
タである。
1 棒状振動体、 2 励振体、 3 移動体
Claims (5)
- 【請求項1】 対向する2面からなる第1面群と、該第
1面群とは異なる対向する2面からなる第2面群との、
2つの面群を長手方向に有する棒状振動体と、 該棒状振動体の第1面群に設けられ、該第1面群の長手
方向に進行する波動を発生させる励振体と、 前記棒状振動体の両端部に設けられ、前記第1面群の長
手方向に進行する波動を反射して前記第2面群に伝送す
る第1反射部と、前記第2面群に伝送され長手方向に進
行する波動を反射して前記第1面群に循環させる第2反
射部と、 前記棒状振動体に圧接され、前記進行の波動により移動
する移動体と、 を有する波動循環型アクチュエータ。 - 【請求項2】 前記第1面群を構成する2面をA面とC
面とし、前記第2面群を構成する2面をB面とD面とす
るとき、 前記第1反射部と前記第2反射部とはそれぞれ三角形状
の2面からなり、 該第1反射部を構成するの一方の三角形状はその2辺を
該A面上と該B面上とに有し、他方の三角形状はその2
辺を該C面上と該D面上とに有し、各々の三角形状の残
りの1辺を共通とし、 前記第2反射部を構成するの一方の三角形状はその2辺
を該A面上と該D面上とに有し、他方の三角形状はその
2辺を該B面上と該C面上とに有し、各々の三角形状の
残りの1辺を共通としたことを特徴とする請求項1記載
の波動循環型アクチュエータ。 - 【請求項3】 前記励振体は、複数の圧電素子から構成
されることを特徴とする請求項1記載の波動循環型アク
チュエータ。 - 【請求項4】 前記励振体は前記第1面群に設けられ、
前記移動体は前記第2面群に圧接されることを特徴とす
る請求項1記載の波動循環型アクチュエータ。 - 【請求項5】 前記励振体は前記第1面群に設けられ、
前記移動体は前記第1面群に圧接されることを特徴とす
る請求項1記載の波動循環型アクチュエータ。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4289163A JPH06141564A (ja) | 1992-10-28 | 1992-10-28 | 波動循環型アクチュエータ |
US08/140,400 US5404065A (en) | 1992-10-28 | 1993-10-25 | Ultrasonic actuator |
DE69316315T DE69316315T2 (de) | 1992-10-28 | 1993-10-27 | Ultraschalantrieb |
EP93203019A EP0595426B1 (en) | 1992-10-28 | 1993-10-27 | Ultrasonic actuator |
Applications Claiming Priority (1)
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