JPH09322568A - 振動アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 特願平６−３１８１５０号により提案した振
動アクチュエータでは、弾性体は相対運動部材に対して
４点接触であるため、安定的に接触させることが難し
く、本来の駆動効率を得ることが容易でない。 【解決手段】 円環型の弾性体２と，弾性体２の一方の
平面に装着される円環状の圧電素子３と，圧電素子３に
装着される電極５ａ〜５ｄとを備え、弾性体２に、拡径
及び縮径振動と屈曲振動とを発生する振動アクチュエー
タ１１であって、弾性体２の他方の平面には、弾性体２
の中心から１２０°交差するとともに、一つが、電極５
ａ，５ｂの分離線に対して４５°交差し、かつ発生する
屈曲振動の腹位置となる３箇所に、窒化珪素からなる球
体により構成される駆動力取出部４−１ａ〜４−１ｃが
形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動アクチュエー
タに関し、特に、拡径及び縮径振動と屈曲振動とを利用
した円環型の振動アクチュエータに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の振動アクチュエータは、
電気機械変換素子の励振により、円環状の弾性体に進行
性振動波を発生する。そして、弾性体に加圧接触してい
る移動子（ロータ）を駆動するようにしていた。

【０００３】一方、リニア型の振動アクチュエータで
は、棒状弾性体の一方の端部に加振用の電気機械変換素
子を配置する。また、他方の端部には進行波の反射を吸
収する吸振用の電気機械変換素子を配置する。そして、
弾性体の一方から他方へ向かう進行波を発生させ、その
弾性体に加圧接触している移動体を駆動するようにして
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】前者の振動アクチュエ
ータは、レンズ鏡筒に組み込まれ、移動体の回転によ
り、ＡＦレンズを駆動する用途に用いられる。

【０００５】一方、撮影光学系の一部を光軸と略直交す
る平面内で移動して、像振れを補正する像振れ補正装置
が提案されている。しかし、前者の振動アクチュエータ
では、駆動方向が異なるために適用できない。また、後
者の振動アクチュエータでは、円筒形のレンズ鏡筒には
組み込み難いうえ、光軸に垂直な平面内におけるＸ方
向，Ｙ方向の２方向に駆動する場合には、装置が大型化
するという問題があった。

【０００６】また、従来の高速・低トルクを特徴とする
電磁モータを利用する場合には、出力トルクを稼ぐため
に通常はギヤ列が必要となる。さらに、駆動対象物を平
面内で２方向に移動させるときには、各々の方向に駆動
対象物を移動させるために、独立したもう１組の電磁モ
ータとギヤ列とが必要となる。このために、装置が大型
化して重量が増すうえ、ギヤ列により応答性が低下した
り、騒音が発生する等の問題があった。

【０００７】そこで、本出願人は、特願平６−３１８１
５０号により、平面内を１次元又は２次元に移動可能で
あって、円筒形状の部分にも組み込み易い円環型の振動
アクチュエータを提案した。

【０００８】この振動アクチュエータは、弾性材料から
なる円環型の弾性体と、この弾性体の一方の平面に接合
されるとともに駆動信号により励振されて、弾性体に、
拡径及び縮径方向への伸縮振動と面直方向への屈曲振動
とを発生し、弾性体の所定部分にこれらの振動の合成振
動である楕円運動を発生する電気機械変換素子とを備え
る振動アクチュエータである。

【０００９】図７は、この振動アクチュエータ１の構造
を示す分解斜視図であり、図８（ａ）は、電気機械変換
素子非装着面側から見た振動アクチュエータ１を駆動回
路とともに示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８
（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

【００１０】この振動アクチュエータ１は、金属材料又
はプラスチック材料等の弾性材料からなる円環型の弾性
体２と、この弾性体２の一方の平面に例えば接着により
装着される四半円環状の電気機械変換素子である４枚の
圧電素子３ａ〜３ｄと、弾性体２の他方の平面に突起状
に形成された４個の駆動力取出部４ａ〜４ｄとを備え
る。

【００１１】この弾性体２は、円環の寸法を適宜設定す
ることにより、第１振動モードである伸縮振動（Ｒ１モ
ード：面方向への拡径及び縮径振動）と、第２振動モー
ドである２次の屈曲振動（Ｂ₂₁モード）とを一致させる
こと（以下、このような状態を「縮退」という。）がで
きる。本発明者の確認結果によれば、（弾性体２の内径
２ｙ）／（弾性体２の外径２ｘ）≒０．６で縮退が可能
となる。

【００１２】圧電素子３ａ〜３ｄそれぞれは、図７に示
すように、四半円環状を呈しており、ＰＺＴ（チタン酸
ジルコン酸鉛）等により作製される。圧電素子３ａ〜３
ｄは、図８（ｂ）に示すように、いずれも厚さ方向に分
極されており、それぞれに２相の入力電圧Ａ，Ｂが印加
される。

【００１３】弾性体２の他方の平面に突起状に形成され
る駆動力取出部４ａ〜４ｄは、弾性体２に発生する前述
した伸縮振動（第１振動モード）及び屈曲振動（第２振
動モード）が合成されて生じる楕円運動を取り出す部分
である。駆動力取出部４ａ〜４ｄは、図示しない相対運
動部材と接触しながら、弾性体２を駆動させる。

【００１４】駆動力取出部４ａ〜４ｄは、図８に示すよ
うに、弾性体２の他方の平面であって、各圧電素子３ａ
〜３ｄの間に相当する位置に９０°毎に設けられる。駆
動力取出部４ａ〜４ｄは、耐摩耗性を向上させるため、
先端部に窒化珪素等からなる球体を取り付けることによ
り、構成される。

【００１５】これらの駆動力取出部４ａ〜４ｄは、駆動
力を効率的に取り出すために、変位の小さな縦振動の節
となる位置を避けて設けることが望ましく、移動平面に
対して略垂直方向の屈曲振動モードの腹の位置に設けて
ある。

【００１６】この振動アクチュエータ１は、４つの圧電
素子３ａ〜３ｄに２相の高周波電圧Ａ，Ｂを印加するこ
とにより、屈曲振動と伸縮振動との合成振動を起こし、
これにより駆動力取出部４ａ〜４ｄの先端に楕円運動を
発生させ、駆動力を発生させる。ここで、４枚の圧電素
子３ａ〜３ｄは、互いに極性が同一方向になるように分
極され、高周波電圧Ａ，Ｂは、π／２の時間的位相差を
有する。なお、４つの圧電素子３ａ〜３ｄの分極方向は
互いに逆方向であってもよい。

【００１７】図８において、発振器２１は高周波信号を
発振するためのものであり、発振器２１からの高周波信
号が分岐して、一方は、Ｘ方向用移相器２２Ｘ，Ｙ方向
用移相器２２Ｙによって時間的にπ／２だけ移相された
後に、Ｘ方向用の増幅器２３Ｘ，Ｙ方向用の増幅器２３
Ｙにそれぞれ接続される。発振器２１から分岐した他方
は、Ｘ方向用の増幅器２４Ｘ，Ｙ方向用の増幅器２４Ｙ
にそれぞれ直接接続される。

【００１８】各増幅器２３Ｘ，２３Ｙ，２４Ｘ，２４Ｙ
は、切換スイッチ２５を介して、圧電素子の各電極板２
６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂにそれぞれ接続される。
切換スイッチ２５は、接点が全てＸ側（図１の破線の状
態）に切り換わっているときに、増幅器２３Ｘの出力は
電極板２７ａ，２７ｂに接続されるとともに、増幅器２
４Ｘの出力は電極板２７ａ，２７ｂに接続される。した
がって、左側の電極板２６ａ，２６ｂがグループ化され
るとともに、右側の電極板２７ａ，２７ｂがグループ化
されるため、弾性体２は±Ｘ方向への移動が可能とな
る。

【００１９】同様にして、切換スイッチ２５は、接点が
全てＹ側（図１の破線の状態）に切り換わっているとき
に、増幅器２３Ｙの出力は電極板２６ａ，２７ａに接続
されるとともに、増幅器２４Ｙの出力は電極板２６ｂ，
２７ｂに接続される。したがって、上側の電極板２６
ａ，２７ａがグループ化されるとともに、下側の電極板
２６ｂ，２７ｂがグループ化されるため、弾性体２は±
Ｙ方向への移動が可能となる。

【００２０】図９（Ａ）は、この振動アクチュエータ１
に入力される２相の高周波電圧Ａ，Ｂの時間的変化を時
間ｔ₁ 〜時間ｔ₉ で示す。図９（Ａ）の横軸は、高周波
電圧の実効値を示す。図９（Ｂ）は、振動アクチュエー
タ１の断面の変形の様子を示し、振動アクチュエータ１
に発生する屈曲振動の時間的変化（時間ｔ₁ 〜時間
ｔ₉ ）を示す。図９（Ｃ）は、振動アクチュエータ１の
断面の変形の様子を示し、振動アクチュエータ１に発生
する伸縮振動の時間的変化（時間ｔ₁ 〜時間ｔ₉ ）を示
す。図９（Ｄ）は、振動アクチュエータ１の駆動力取出
部４ａ，４ｃに発生する楕円運動の時間的変化（時間ｔ
₁ 〜時間ｔ₉ ）を示す。

【００２１】次に、この振動アクチュエータ１の動作
を、時間ｔ₁ から時間ｔ₉ までについて説明する。な
お、説明の便宜上、図９ではＸ方向への移動の際の状況
を例にとって説明するが、Ｙ方向についても全く同様で
ある。

【００２２】時間ｔ₁ において、図９（Ａ）に示すよう
に、高周波電圧Ａは正の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Ｂは同一の正の電圧を発生する。図９（Ｂ）に示すよ
うに、高周波電圧Ａ，Ｂによる屈曲振動は互いに打ち消
し合い、質点Ｙ１と質点Ｚ１とがともに振幅零となる。
また、図９（Ｃ）に示すように、高周波電圧Ａ，Ｂによ
る伸縮振動は伸張する方向に発生する。質点Ｙ２と質点
Ｚ２とは矢印で示されるように、節Ｘを中心にして最大
の伸張を示す。その結果、図９（Ｄ）に示すように、上
記の両振動が複合され、質点Ｙ１と質点Ｙ２との運動の
合成が質点Ｙの運動となり、また、質点Ｚ１と質点Ｚ２
との運動の合成が質点Ｚの運動となる。

【００２３】時間ｔ₂ において、図９（Ａ）に示すよう
に、高周波電圧Ｂは零となり、高周波電圧Ａは正の電圧
を発生する。図９（Ｂ）に示すように、高周波電圧Ａに
よる屈曲振動が発生し、質点Ｙ１が負方向に振幅し、質
点Ｚ１が正方向に振幅する。また、図９（Ｃ）に示すよ
うに、高周波電圧Ａによる伸縮振動が発生し、質点Ｙ２
と質点Ｚ２とが時間ｔ₁ のときよりも縮む。その結果、
図９（Ｄ）に示すように、上記の両振動が複合され、質
点Ｙと質点Ｚとが時間ｔ₁ のときよりも左回りに移動す
る。

【００２４】時間ｔ₃ において、図９（Ａ）に示すよう
に、高周波電圧Ａは正の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Ｂは同一の負の電圧を発生する。図９（Ｂ）に示すよ
うに、高周波電圧Ａ及びＢによる屈曲振動が合成されて
増幅され、質点Ｙ１が時間ｔ₁ のときよりも負方向に増
幅され、最大の負の振幅値を示す。質点Ｚ１が時間ｔ₂
のときよりも正方向に増幅され、最大の正の振幅値を示
す。また、図９（Ｃ）に示すように、高周波電圧Ａ及び
Ｂによる伸縮振動が互いに打ち消し合い、質点Ｙ２と質
点Ｚ２とが元の位置に戻る。その結果、図９（Ｄ）に示
すように、上記の両振動が複合されることにより、質点
Ｙと質点Ｚとが時間ｔ₂ のときよりも左回りに移動す
る。

【００２５】時間ｔ₄ において、図９（Ａ）に示すよう
に、高周波電圧Ａは零となり、高周波電圧Ｂは負の電圧
を発生する。図９（Ｂ）に示すように、高周波電圧Ｂに
よる屈曲振動が発生し、質点Ｙ１は時間ｔ₃ のときより
も振幅が低下し、質点Ｚ１が時間ｔ₃ のときよりも振幅
が低下する。また、図９（Ｃ）に示すように、高周波電
圧Ｂによる伸縮振動が発生し、質点Ｙ２と質点Ｚ２とが
収縮する。その結果、図９（Ｄ）に示すように、上記両
振動が複合され、質点Ｙと質点Ｚとが時間ｔ₃のときよ
りも左回りに移動する。

【００２６】時間ｔ₅ において、図９（Ａ）に示すよう
に、高周波電圧Ａは正の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Ｂは同一の負の電圧を発生する。図９（Ｂ）に示すよ
うに、高周波電圧Ａ，Ｂによる屈曲振動は互いに打ち消
し合い、質点Ｙ１と質点Ｚ１とが振幅零となる。また、
図９（Ｃ）に示すように、高周波電圧Ａ，Ｂによる伸縮
振動は収縮する方向に発生する。質点Ｙ２と質点Ｚ２と
は矢印で示されるように、節Ｘを中心にして最大の収縮
を示す。その結果、図９（Ｄ）に示すように、上記の両
振動が複合されることにより、質点Ｙと質点Ｚとが時間
ｔ₄ のときよりも左回りに移動する。

【００２７】時間ｔ₆ から時間ｔ₉ に変化するにしたが
って、上述の原理と同様に屈曲振動及び伸縮振動が発生
し、その結果、図９（Ｄ）に示すように、質点Ｙ及び質
点Ｚが左回りに移動し、楕円運動をする。

【００２８】以上の原理により、この振動アクチュエー
タ１は、駆動力取出部４ａ〜４ｄの先端に楕円運動を生
じて、駆動力を発生させる。したがって、駆動力取出部
４ａ〜４ｄの先端を、相対運動部材である固定部に加圧
すると、弾性体１は、固定部に対して自走する。

【００２９】ところで、この振動アクチュエータ１で
は、弾性体２は相対運動部材に対して４点の駆動力取出
部４ａ〜４ｄを介して接触する。しかし、このような４
点接触では、通常の加工精度によっては、駆動力取出部
４ａ〜４ｄを相対運動部材に均等に接触させることは極
めて難しい。そのため、この振動アクチュエータ１で
は、本来の駆動効率を得ることが容易でないという課題
があった。

【００３０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、円環
状に生成された弾性体と，弾性体に接合された電気機械
変換素子と，弾性体との間で相対運動を行う相対運動部
材とを備え、電気機械変換素子の励振により、弾性体
に、円環状の弾性体の直径が広がる方向及び縮まる方向
に変位する振動と、屈曲振動とを発生させることで、弾
性体と相対運動部材との間に相対運動を生じさせる振動
アクチュエータであって、弾性体が、相対運動部材と向
かい合う面に設けられた駆動力取出部を有し、この駆動
力取出部において相対運動部材と加圧された状態で接触
するとともに、駆動力取出部が、弾性体の中心から１２
０°交差３ヵ所に配置されていることを特徴とする。

【００３１】請求項２の発明は、請求項１に記載された
振動アクチュエータにおいて、駆動力取出部の一つが、
弾性体に生じる屈曲振動の節直径が発生する位置に対し
て４５°交差する位置に、設置されることを特徴とす
る。

【００３２】請求項３の発明は、請求項１又は請求項２
に記載された振動アクチュエータにおいて、駆動力取出
部が、弾性体の中心からの距離が略等しい位置に設置さ
れることを特徴とする。

【００３３】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
までのいずれか１項に記載された振動アクチュエータに
おいて、駆動力取出部が、屈曲振動の振幅の腹の位置に
設置されることを特徴とする。

【００３４】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
までのいずれか１項に記載された振動アクチュエータに
おいて、駆動力取出部が、球体状に形成されていること
を特徴とする。

【００３５】請求項６に発明は、請求項５に記載された
振動アクチュエータにおいて、球体が、窒化珪素により
形成されていることを特徴とする。

【００３６】本発明において、「電気機械変換素子」と
は、円環状の弾性体の一方の平面に装着されて電気エネ
ルギーを機械的変位に変換することができる素子をい
い、４枚の四半円環状の電気機械変換素子や、１枚の円
環状の電気機械変換素子とこの電気機械変換素子に貼付
される４枚の四半円環状の電極との組み合わせ等を例示
することができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】

（第１実施形態）以下、本発明にかかる振動アクチュエ
ータの実施形態を添付図面を参照しながら、詳細に説明
する。なお、以降の各実施形態の説明は、振動アクチュ
エータとして超音波の振動域を利用する超音波アクチュ
エータを例にとって、行う。

【００３８】本実施形態の超音波アクチュエータの構成
が、前述した特願平６−３１８１５０号により提案した
振動アクチュエータの構成と相違するのは、電気機械変
換素子の形状と、駆動力取出部の設置位置及び設置数と
である。したがって、本実施形態の説明は、これらの相
違点だけを説明することとし、同一の部分については同
一の図中符号を付すことにより、重複する説明を省略す
る。

【００３９】図１は、本実施形態の超音波アクチュエー
タ１１の構成を示す斜視図であり、図２は、この超音波
アクチュエータ１１を電気機械変換部材非装着面側から
見た平面図である。

【００４０】図１及び図２に示すように、本実施形態の
超音波アクチュエータ１１は、ステンレス鋼により構成
される円環状の弾性体２と、圧電セラミックスにより構
成され弾性体２の一方の平面に貼付される円環状の圧電
素子３（電気機械変換素子）と、圧電素子３の平面に互
いに離間して貼付される四半円環状の４枚の電極５ａ，
５ｂ，５ｃ及び５ｄとを備える。なお、本実施形態で
は、圧電素子３と電極５ａ〜５ｄとにより、電気機械変
換素子が構成される。

【００４１】本実施形態では、弾性体２の一方の平面に
円環状の圧電素子３を装着し、この圧電素子３の表面に
さらに電極５ａ〜５ｄを互いに離間して装着している
が、図８及び図９に示すように、弾性体２の表面に四半
円環状の圧電素子３ａ〜３ｄを直接的に装着することに
より電気機械変換素子を構成してもよい。ただし、本実
施形態によれば、圧電素子３の製造コストや装着作業性
の点で有利である。なお、弾性体２は接地される。

【００４２】この弾性体２の他方の平面である圧電素子
非装着面には、図２に示すように、弾性体２の中心から
１２０°交差する３箇所２ａ，２ｂ及び２ｃに、駆動力
取出部４−１ａ，４−１ｂ及び４−１ｃが形成される。

【００４３】これらの駆動力取出部４−１ａ〜４−１ｃ
は、駆動力取出部４−１ａが、弾性体２に生じる屈曲振
動の節直径の発生する位置に対して４５°交差する位置
に配置されるように、設置される。また、駆動力取出部
４−１ａ〜４−１ｃの設置位置２ａ〜２ｃは、弾性体２
の中心から等距離にあって弾性体２に発生する屈曲振動
の腹の位置でもある。

【００４４】この駆動力取出部４−１ａ〜４−１ｃは、
特願平６−３１８１５０号により提案した振動アクチュ
エータ１と同様に、耐摩耗性に優れた窒化珪素からなり
球体状に形成される。本実施形態では、駆動力取出部４
−１ａ〜４−１ｃは、弾性体２の設置位置２ａ〜２ｃに
接着されて固定される。

【００４５】これ以外の構成は、図７及び図８に示す特
願平６−３１８１５０号により提案した振動アクチュエ
ータ１と全く同様であり、これ以上の説明は省略する。

【００４６】本実施形態における駆動力取出部４−１ａ
〜４−１ｃの設置位置２ａ〜２ｃは、４分割されて配置
された電極５ａ〜５ｄに対し、駆動時に同じ影響を与え
る配置である。すなわち、駆動力取出部４−１ａ〜４−
１ｃが１２０°ずつ等間隔に配置されていることに主に
基づき、駆動時に、弾性体２には、方向が互いに１８０
°異なる一対の２ベクトルが２組得られる。これら２組
の駆動ベクトル対は、互いに９０°交差する位置関係に
なる。このようにして、互いに直交する４つの駆動ベク
トルが、合成ベクトルとして得られる。

【００４７】また、本実施形態では、駆動力取出部４−
１ａが弾性体２に生じる屈曲振動の節直径の発生する位
置に対して４５°交差する位置に配置されることに主に
基づき、各駆動ベクトルの大きさも等しくなる。

【００４８】そのため、駆動力取出部４−１ａ〜４−１
ｃに作用する駆動ベクトルの和は、図３（ａ），図３
（ｂ），図３（ｃ）及び図３（ｄ）に示すように、互い
に９０°ずつ交差する４方向について同じ大きさとな
る。このように、本実施形態の超音波アクチュエータ１
１は、図３（ａ）〜図３（ｄ）に示すように、入力電圧
が一定であれば、互いに直交する４方向（Ｗ方向，Ｅ方
向，Ｎ方向及びＳ方向）へ均等に直線移動することが可
能となる。

【００４９】このように、本実施形態の超音波アクチュ
エータ１１によれば、弾性体２に発生する屈曲振動（Ｂ
₂₁モード又はＢ₂₁’モード）と拡径及び縮径振動
（（Ｒ，１）モード）との合成振動の形成により、駆動
力取出部４−１ａ〜４−１ｃを介して加圧接触する相対
運動部材との間で相対運動を発生することができる。

【００５０】この本実施形態の超音波アクチュエータ１
１によれば、以下に列記する効果が得られる。 （１）本実施形態の超音波アクチュエータ１１を、円筒
形のレンズ鏡筒に像振れ補正装置の駆動源として組み込
むと、円環型であるためにレンズ鏡筒との干渉を防止し
ながらちいさな設置スペースで容易に組み込むことがで
きるとともに、装置の大型化を防止しながら光軸に垂直
な平面内におけるＸ方向，Ｙ方向の２方向に駆動するこ
とができる。

【００５１】（２）従来の電磁モータとは異なり、ギヤ
列を必要とせずに駆動対象物を駆動することができる。
そのため、応答性の低下や騒音の発生を解消することが
できる。また、駆動対象物を２方向に駆動させる場合に
も、１個の超音波アクチュエータを設置するだけでよ
く、装置の大型化や重量増を解消することができる。

【００５２】（３）弾性体２は、相対運動部材に対して
３点の駆動力取出部４−１ａ〜４−１ｃを介して接触す
る。そのため、駆動力取出部４−１ａ〜４−１ｃと相対
運動部材とを均等に接触させることが極めて容易とな
る。そのため、本実施形態の振動アクチュエータ１１で
は、本来の駆動効率を容易に得ることができる。

【００５３】

【実施例】以下、本実施形態の超音波アクチュエータ１
１について、共振特性，直進移動特性及び駆動力特性を
調査した。以下、各調査項目について、調査内容及び測
定結果を示す。

【００５４】（共振特性）図１及び図２に示す構造の超
音波アクチュエータ１１を製作し、弾性体２に発生する
屈曲振動（Ｂ₂₁モード），拡径及び縮径振動（（Ｒ，
１）モード）それぞれの共振周波数を測定した。

【００５５】その結果、それぞれの振動の共振周波数
は、Ｂ₂₁モード：３５．２（kHz ），（Ｒ，１）モー
ド：３４．２（kHz ）であった。Ｂ₂₁モード，（Ｒ，
１）モードそれぞれの共振周波数は完全に一致してはい
ないものの、充分に近接した値である。そのため、縮退
して駆動力取出部４−１ａ〜４−１ｃに楕円運動を発生
して超音波アクチュエータ１１を駆動することが可能で
ある。

【００５６】（直進移動特性）３４．５（kHz ）の周波
数の電圧を駆動電圧として印加したところ、弾性体２は
駆動された。この際の入力電圧をパラメータとして、入
力電圧周期数に対する移動距離を、直進移動特性として
調査した。調査結果を図４にグラフで示す。図４に示す
グラフから、入力電圧を大きくすると、移動距離が略線
型に増加することがわかる。また、この超音波アクチュ
エータ１１の分解能は約１．９（μｍ／period）と測定
された。

【００５７】また、弾性体２に錘を搭載することにより
荷重を与えた際の移動距離特性（重量の移動距離に及ぼ
す影響）を測定した。結果を図５にグラフにまとめて示
す。図５に示すグラフから、本実施形態の超音波アクチ
ュエータ１１は、負荷する荷重と移動距離との間には線
型の相関があることがわかる。

【００５８】（駆動力特性）弾性体２を直線移動させて
いる時の駆動力特性（重量と駆動力との関係）を図６に
グラフで示す。

【００５９】図６に示すグラフに示すように、入力電圧
を高くすると駆動力は大きくなるとともに、最大駆動力
が得られる最適荷重も大きくなることがわかる。入力電
圧が２０（Ｖ_P-P ）である場合には、最大駆動力は、１
５．３（gf）が得られた。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態の超音波アクチュエータの構成を
示す斜視図である。

【図２】第１実施形態の超音波アクチュエータを電気機
械変換素子非装着面側から見た平面図である。

【図３】図３（ａ），図３（ｂ），図３（ｃ）及び図３
（ｄ）は、第１実施形態の超音波アクチュエータにおけ
る駆動力取出部に作用する駆動ベクトルの和を示す説明
図である。

【図４】第１実施形態の超音波アクチュエータにおける
直進移動特性を示すグラフである。

【図５】第１実施形態の超音波アクチュエータに荷重を
与えた際の直進移動特性を示すグラフである。

【図６】第１実施形態の超音波アクチュエータを直線移
動させている時の駆動力特性を示すグラフである。

【図７】特願平６−３１８１５０号により提案した振動
アクチュエータの構造を示す斜視図である。

【図８】特願平６−３１８１５０号により提案した振動
アクチュエータを電気機械変換素子非装着面側から見た
平面図である。

【図９】図９（Ａ）は、特願平６−３１８１５０号によ
り提案した振動アクチュエータに入力される２相の高周
波電圧Ａ，Ｂの時間的変化を時間ｔ₁ 〜時間ｔ₉ で示す
説明図であり、図９（Ｂ）は、振動アクチュエータの断
面の変形の様子を経時的に示す説明図であり、図９
（Ｃ）は、振動アクチュエータの断面の変形の様子を経
時的に示す説明図であり、さらに、図９（Ｄ）は、振動
アクチュエータの駆動力取出部に発生する楕円運動の時
間的変化を示す説明図である。

【符号の説明】

２ 弾性体 ２ａ，２ｂ，２ｃ 駆動力取出部形成位置 ３ 圧電素子（電気機械変換素子） ４−１ａ，４−１ｂ，４−１ｃ 駆動力取出部 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ 電極 １１ 超音波アクチュエータ（振動アクチュエータ） ２１ 発振器 ２２Ｘ Ｘ方向用移相器 ２２Ｙ Ｙ方向用移相器 ２３Ｘ Ｘ方向用増幅器 ２３Ｙ Ｙ方向用増幅器 ２４Ｘ Ｘ方向用増幅器 ２４Ｙ Ｙ方向用増幅器 ２５ 切換スイッチ ２６ａ，２６ｂ，２７ａ，２７ｂ 電極板

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円環状に生成された弾性体と，前記弾性
   体に接合された電気機械変換素子と，前記弾性体との間
   で相対運動を行う相対運動部材とを備え、 前記電気機械変換素子の励振により、前記弾性体に、前
   記円環の直径が広がる方向及び縮まる方向に変位する振
   動と、屈曲振動とを発生させることで、前記弾性体と前
   記相対運動部材との間に相対運動を生じさせる振動アク
   チュエータであって、 前記弾性体は、前記相対運動部材と向かい合う面に設け
   られた駆動力取出部を有し、該駆動力取出部において前
   記相対運動部材と加圧された状態で接触するとともに、
   前記駆動力取出部は、前記弾性体の中心から１２０°交
   差３ヵ所に配置されていることを特徴とする振動アクチ
   ュエータ。
2. 【請求項２】 請求項１に記載された振動アクチュエー
   タにおいて、 前記駆動力取出部の一つは、前記弾性体に生じる屈曲振
   動の節直径が発生する位置に対して４５°交差する位置
   に設置されることを特徴とする振動アクチュエータ。
3. 【請求項３】 請求項１又は請求項２に記載された振動
   アクチュエータにおいて、 前記駆動力取出部は、前記弾性体の中心からの距離が略
   等しい位置に設置されることを特徴とする振動アクチュ
   エータ。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３までのいずれか１
   項に記載された振動アクチュエータにおいて、 前記駆動力取出部は、前記屈曲振動の振幅の腹の位置に
   設置されることを特徴とする振動アクチュエータ。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４までのいずれか１
   項に記載された振動アクチュエータにおいて、 前記駆動力取出部は、球体状に形成されていることを特
   徴とする振動アクチュエータ。
6. 【請求項６】 請求項５に記載された振動アクチュエー
   タにおいて、 前記球体は、窒化珪素により形成されていることを特徴
   とする振動アクチュエータ。