JPH06339288A

JPH06339288A - 波動循環型アクチュエータ

Info

Publication number: JPH06339288A
Application number: JP5145745A
Authority: JP
Inventors: Tadao Takagi; 忠雄高木
Original assignee: Nikon Corp
Current assignee: Nikon Corp
Priority date: 1993-05-25
Filing date: 1993-05-25
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【目的】駆動部外に帰還路を必要とせず、最も効率よ
く支持する支持手段を有する波動循環型アクチュエータ
を提供する。【構成】対向する２面からなる第１面群と、その第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１と，棒状振動
体１の第１面群の長手方向に進行する波動を発生させる
励振体２と，棒状振動体１の各々の端部に設けられ、第
１面群の長手方向に進行する波動を反射して第２面群に
伝送する第１反射部Ｅ，Ｆ及び第２面群に伝送され長手
方向に進行する波動を反射して第１面群に循環させる第
２反射部Ｇ，Ｈと，棒状振動体１の端部に連結して固定
部６，７に支持し少なくとも１箇所に、長手方向の変位
を吸収する変位吸収部４ａ，５ａを有する支持手段と，
棒状振動体１に圧接され、進行する波動により移動する
移動体３とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、棒状振動体内において
波動を循環させ、その波動により移動体を移動させる波
動循環型アクチュエータに関するものである。

【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号のようなものがあった。そこ
には、図９に記載の環状型、図１０に記載の振動帰還
型、図１１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、以上のような
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ので、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
還路を必要とせず、最も効率よく支持する支持手段を有
する波動循環型アクチュエータを提供することを目的と
している。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は、以下のような
解決手段によって、前記課題を解決する。なお、理解を
容易にするために、実施例に対応する符号を付して説明
するが、これに限定されるものではない。即ち、本発明
による波動循環型アクチュエータの第１の解決手段は、
対向する２面からなる第１面群と、その第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（１）と，前記棒状振動体
の第１面群に設けられ、その第１面群の長手方向に進行
する波動を発生させる励振体（２）と，前記棒状振動体
の一端部に設けられ、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
（Ｅ面・Ｆ面）と，前記棒状振動体の他端部に設けら
れ、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（Ｇ面・
Ｈ面）と，前記棒状振動体を固定部に支持するものであ
って、その棒状振動体の端部により結合して、その棒状
振動体と前記固定部との間の少なくとも１箇所に、長手
方向の変位を吸収する変位吸収部を有する支持手段
（４，５）と，前記棒状振動体に圧接され、前記進行す
る波動により移動する移動体（３）とを含む構成として
ある。

【０００５】また、第２の解決手段は、第１の解決手段
に記載の波動循環型アクチュエータにおいて、前記支持
手段は、前記棒状振動体の長手方向に伸びた棒状部分を
有することを特徴とする。さらに、第３の解決手段は、
第２の解決手段に記載の波動循環型アクチュエータにお
いて、前記支持手段の前記変位吸収部は、その棒状振動
体と前記固定部との間の少なくとも１箇所に形成された
曲げ部（４ａ，５ａ）であることを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明においては、以上のように棒状振動体の
長手方向の端部に、長手方向の変位を吸収する変位吸収
部を有する支持手段を設けたので、移動体の駆動に要す
る振動モードへの影響が最少になり、低支持損失での支
持が可能になる。

【０００７】

【実施例】以下、図面などを参照しながら、実施例をあ
げて、さらに詳しく説明する。図１は、本発明による波
動循環型アクチュエータの第１実施例を示す斜視図、図
２は、図１の実施例の波動循環型アクチュエータを示す
正面図である。棒状振動体１は、長手方向にＡ面〜Ｄ面
の４つの面を有し（図３参照）、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。その形状の詳細は、図３において後述
する。励振体２は、複数の板状の圧電体により構成され
ており、その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。その詳細は、図７において後
述する。

【０００８】移動体３は、断面コの字型の本体３ａと３
ｂとによって、棒状振動体１の対向するＢ面とＤ面とを
挟むように圧接している。連結部材３ｃ〜３ｆ（３ｅ、
３ｆは不図示）は、圧接のための付勢部材であり、本体
３ａと３ｂとを互いに引き寄せる方向に働く。支持手段
４は、棒状振動体１のＮ端と結合し、棒状振動体１の長
手方向に伸び、途中からほぼ直角に折れ曲がった曲げ部
４ａを有する細い棒形状であり、棒状振動体１を支持す
る。また、支持手段５は、棒状振動体１のＳ端と結合
し、棒状振動体１の長手方向に伸び、途中から支持手段
４と同方向にほぼ直角に折れ曲がった曲げ部５ａを有す
る細い棒形状であり、棒状振動体１を支持する。

【０００９】棒状振動体１の長手方向の長さは、励振時
には非励振時と比較して波打つ分だけ短くなる。そこ
で、支持手段４，５を、途中からほぼ直角に折れ曲がっ
た曲げ部４ａ，５ａを有する形状とすることにより、励
振時と非励振時とにおける長さの違いを、曲げ部４ａ，
５ａの弾性変形により吸収し、支持損失を最小にするこ
とが可能となる。また、支持手段４，５は、それぞれ棒
状振動体１と固定部６，７との間に配置され、棒状振動
体１の振動を固定部６，７に伝達させない防振機能を有
する。

【００１０】図３は、図１に示す棒状振動体の詳細図で
ある。図３は、第３角法によって描いてあり、（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。なお、長手方向の４面には、Ａ〜Ｄの
名称を付けてある。棒状振動体１は、Ｎ端が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。ま
た、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
を反射させるために設けた反射部である。ここで、Ｅ面
・Ｆ面に対してＧ面・Ｈ面を９０゜捻って配置してある
理由は、駆動部外に帰還路を設けずに波動を循環させる
ことができるようにするためである。

【００１１】図４は、図１の棒状振動体中を進行する屈
曲波の循環のようすを説明する図である。棒状振動体１
は、Ａ面に設けられた励振体２に高周波電圧を印加する
ことにより屈曲波が発生し、その屈曲波は、Ａ面及びＣ
面に垂直な方向に振動し、図４の右下（イ）に示すよう
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（ロ）、Ｂ面及びＤ面に
垂直な方向に振動する屈曲波になり、図４の左中央
（ハ）に示すように、Ｎ端からＳ端方向に進行する。さ
らに、Ｓ端のＧ面及びＨ面で反射されることにより
（ニ）、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
ために、たとえ位相が一致していたとしても非干渉性で
ある。

【００１２】図５は、図１の棒状振動体中を進行する表
面波の循環のようすを説明する図である。棒状振動体１
は、Ａ面に設けられた励振体２に高周波電圧を印加する
ことにより表面波を発生し、その表面波は、Ａ面に垂直
な方向に振動し、図５の左上（イ）に示すように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。次いで、Ｓ端のＧ面に達し、Ｇ面とＨ面の交線で
反射され（ロ）、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
（ハ）。さらに、Ｎ端のＦ面に達し、Ｆ面とＥ面の交線
で反射され（ニ）、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
（ホ）。続いて、Ｓ端のＨ面に達し、Ｈ面とＧ面の交線
で反射され（ヘ）、再び、Ａ面に達して循環することに
なる（ト）。

【００１３】図６は、図１の棒状振動体の表面を展開し
て示した図である。前述した図４においては、屈曲波の
循環について説明し、図５において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。図
６は、この両波動を同一図面上に描いたものである。こ
の図から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ようなことが発生しないことが確
認される。

【００１４】図７は、図１の励振体の構成及び電源の印
加方法を説明する図である。励振体２は、８個の駆動用
圧電体２ａ〜２ｈと、振動検出用圧電体２ｉとから構成
されている。駆動用圧電体２ａ〜２ｈは、図７に示した
ように、２個１組で分極方向が交互に逆になるように配
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。そして、駆動用圧電体２ａ，２ｃ，２
ｅ，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と同じ周波数であり、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。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６０−２４５４８
２号公報に記載してあるので、ここでは説明を省略す
る。

【００１５】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ためのものであり、発生
する電圧の大きさや位相差をモニタ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
号公報などに記載してあるので、ここでは説明を省略す
る。

【００１６】図８は、図１の棒状振動体と励振体と移動
体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。

【００１７】図１２は、本発明による波動循環型アクチ
ュエータの第２実施例を示す正面図である。なお、以下
に説明する各実施例では、第１実施例と同様な機能を果
たす部分には、同一の符号を付すか又は末尾の符号を統
一して付してある。第２実施例では、支持手段１４，１
５は、それぞれ棒状振動体１と固定部１６，１７との間
に配置される。支持手段１４は、棒状振動体１のＮ端と
結合し、棒状振動体１の長手方向に伸びた細い棒形状で
あり、棒状振動体１を支持する。また、支持手段１５
は、棒状振動体１のＳ端と結合し、棒状振動体１の長手
方向に伸び、途中からほぼ直角に折れ曲がった曲げ部１
５ａを有する細い棒形状であり、棒状振動体１を支持す
る。この第２実施例の場合には、支持手段１５に曲げ部
１５ａを設けたので、励振時と非励振時とにおける長さ
の違いを、曲げ部１５ａの弾性変形によって吸収でき
る。また、一方の固定部１６の壁面が棒状振動体１にほ
ぼ垂直の場合には、他端側の支持手段１５のみに曲げ部
１５ａを設けるだけで十分である。

【００１８】図１３は、本発明による波動循環型アクチ
ュエータの第３実施例を示す正面図である。第３実施例
では、支持手段２４，２５は、それぞれ棒状振動体１と
固定部２６，２７との間に配置される。支持手段２４
は、棒状振動体１のＮ端と結合し、棒状振動体１の長手
方向に伸びた細い棒形状であり、棒状振動体１を支持す
る。また、支持手段２５は、棒状振動体１のＳ端と結合
し、棒状振動体１の長手方向に伸び、途中からジグザグ
に折り曲がった４箇所の曲げ部２５ａ−１，２５ａ−
２，２５ａ−３，２５ａ−４を有する細い棒形状であ
り、棒状振動体１を支持する。この第３実施例の場合に
は、支持手段２５に、途中から４箇所で折れ曲がった曲
げ部２５ａ−１〜２５ａ−４を設けたので、励振時と非
励振時とにおける長さの違いを、曲げ部１５ａの弾性変
形によって、効率よく吸収できる。また、固定部２７の
壁面が棒状振動体１にほぼ垂直の場合であっても、支持
手段２５側に曲げ部２５ａを設けることができる。

【００１９】図１４は、本発明による波動循環型アクチ
ュエータの第４実施例を示す正面図である。第４実施例
では、支持手段３４，３５は、それぞれ棒状振動体１と
固定部３６，３７との間に配置される。支持手段３４
は、棒状振動体１のＮ端と結合し、棒状振動体１の長手
方向に伸びた細い棒形状であり、棒状振動体１を支持す
る。また、支持手段３５は、棒状振動体１のＳ端と結合
し、棒状振動体１の長手方向に伸び、途中に長手方向の
変位を吸収する変位吸収部３５ａを有する細い棒形状で
あり、棒状振動体１を支持する。この変位吸収部３５ａ
は、移動部材３５ａ−１とその移動部材３５ａ−１を長
手方向に移動可能に支持する案内部材３５ａ−２とから
構成されている。この第４実施例の場合には、支持手段
３５に、途中に変位吸収部３５ａを設けたので、励振時
と非励振時とにおける長さの違いを、変位吸収部３５ａ
の移動によって吸収できる。また、支持手段３４，３５
の軸がずれることがなく、棒状振動体１を安定して支持
できる。

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、棒状振動
体の長手方向の端部に、少なくとも１箇所に長手方向の
変位を吸収する変位吸収部を有する支持手段を設けたの
で、移動体の駆動に要する振動モードへの影響が最少に
なり、低支持損失での支持が可能になった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による波動循環型アクチュエータの第１
実施例を示す斜視図である。

【図２】図１の実施例のアクチュエータを示す正面図で
ある。

【図３】図１の棒状振動体を示す詳細図である。

【図４】図１の棒状振動体中を進行する屈曲波の循環の
ようすを説明する図である。

【図５】図１の棒状振動体中を進行する表面波の循環の
ようすを説明する図である。

【図６】図１の棒状振動体の表面を展開して示した図で
ある。

【図７】図１の励振体の構成及び電源の印加方法を説明
する図である。

【図８】図１の棒状振動体と励振体と移動体との関係を
説明する断面図である。

【図９】従来のアクチュエータ（環状型）を示す断面図
である。

【図１０】従来のアクチュエータ（振動帰還型）を示す
断面図である。

【図１１】従来のアクチュエータ（エネルギー帰還型）
を示す斜視図である。

【図１２】本発明による波動循環型アクチュエータの第
２実施例を示す斜視図である。

【図１３】本発明による波動循環型アクチュエータの第
３実施例を示す斜視図である。

【図１４】本発明による波動循環型アクチュエータの第
４実施例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１棒状振動体２励振体３移動体４，１４，２４，３４，５，１５，２５，３５支持手
段４ａ，５ａ，１５ａ，２５ａ曲げ部３５ａ変位吸収部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する２面からなる第１面群と、その
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
棒状振動体の第１面群に設けられ、その第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
動体の一端部に設けられ、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；前記棒状振動体の他端部に設けられ、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；前記棒状振動体を固
定部に支持するものであって、その棒状振動体の端部に
より結合して、その棒状振動体と前記固定部との間の少
なくとも１箇所に、長手方向の変位を吸収する変位吸収
部を有する支持手段と；前記棒状振動体に圧接され、前
記進行する波動により移動する移動体と；を含む波動循
環型アクチュエータ。
【請求項２】請求項１に記載の波動循環型アクチュエ
ータにおいて、前記支持手段は、前記棒状振動体の長手方向に伸びた棒
状部分を有することを特徴とする波動循環型アクチュエ
ータ。
【請求項３】請求項２に記載の波動循環型アクチュエ
ータにおいて、前記支持手段の前記変位吸収部は、その棒状振動体と前
記固定部との間の少なくとも１箇所に形成された曲げ部
であることを特徴とする波動循環型アクチュエータ。