JPH01202174A - ２次元振動波モータ - 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］ 本発明は、２次元振動波モータに関するものである。

［従来の技術］ たとえば、特開昭５８−１４８６８２号公報に記載され
ているように、電気−機械エネルギー変換素子により、
進行波を励起し、移動体を摩擦駆動する振動波モータが
、カメラのＡＦ用として実用化されているが、それは、
移動体を押し上げる振幅をＡとすると、物体を駆動する
速度はｋＡ　（ｋは振動子断面形状と波長および材料定
数によって定まる一定値）となり、駆動速度を上げるた
めには、押し上げ振幅Ａも同時に増加するため、音を発
生しやすく、また速度を下げるためには、振幅Ａが減る
ため、移動体と振動体の接触面を高精度に仕上げ、かつ
、波の沈み込みを防ぐために硬い材料を使うなどの必要
があり、モータとしての速度可変範囲がせまかった。

そこで、たとえば、特開昭６１−５５０１２号公報に記
載されているように、２方向の曲げ振動を棒・状体に生
ぜしめ、これにより棒状体を螺旋形に変形せしめ、かつ
、該変形された棒状体をその長さ方向の軸のまわりに回
転せしめることにより、移動体を摩擦駆動することが提
案されている。

［発明が解決しようとする課題］ 前述の特開昭６１−５５０１２号公報に記載されている
振動波モータは、物体を押し上げる方向と送り方向振巾
Ｉを独立に可変できるため、速度可変範囲を広くとれる
が、振動子の機械的品質係数Ｑが非常に高いため、両振
動の共振周波数をそろえるためには、きびしい加工精度
が要求され、また初期的に合わせておいても、加圧むら
や温度等の変化による共振周波数のずれ量が各々異なる
ため、理想的な質点運動ができず、効率が悪いという問
題点がある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
ある。すなわち、本発明は、速度可変範囲が広く、かつ
、製作が容易であって、コンパクトで、低速時に大推力
を発生することができる２次元振動波モータを提供する
ことを目的とするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するためには、本発明の２次元振動波モ
ータは、電気−機械エネルギー変換素子により駆動され
る縦振動共振振動子と、Ｊ１共振縦変位素子が３つ以上
組み合わせ、各変位方向に角度をもたせて結合したもの
とした。

［作　　用］ 本発明によれば、縦振動共振振動子と非共振縦変位素子
を組み合わせることで、容易に物体を２次元方向に摩擦
駆動することが可能となり、かつコンパクトで低速大ト
ルクを得ることが可能である。

［実施例コ 第１図は本発明の第１実施例を示している。

第１図において、ＡＩ　＋　Ａ２は縦振動共振振動子で
、ａ２＋、ａ３　＋　ａａ　、ａ７は電気−機械エネル
ギー変換素子の一種であるチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺ
Ｔ）からなり、ａｌ　＋　ａ４　＋ａ５＋ａ６は振動減
衰の小さい材料、たとえば、アルミなどでできており、
各々は接合またはボルトにて締め付けられている。

またｂは非共振縦変位素子で、たとえばＰＺＴを積層し
たものを用いる。Ｃは移動体であり、非共振縦変位素子
すと移動体Ｃの接触面は、各々耐摩耗処理がほどこされ
ている。ｄは結合部材で、振動減衰の小さい金属または
樹脂などが用いられ、縦振動共振振動子ＡＩ　、Ａ２お
よび非共振縦変位素子すと各々接合されている。

第２図は第１図に示した２次元振動波モータの座標系を
示している。

以下、第１図に示した２次元振動波モータの作動原理に
ついて説明する。

各軸は、縦振動共振振動子Ａ、、Ａ、　、非共振縦変位
素子すの軸の中心を通り、第２図の斜線部は該振動子Ａ
、、Ａ２を中央部支持にて半波長縦振動を励起させたと
きの縦変位を示す。

前記振動子Ａ１を周波数ω１にて駆動する。

このとき、中央部を拘束すると、結合部材ｄにおける質
点は、振幅をＡとすると、 ｘ＝Ａｓｉｎ　ω、　ｔ なる運動を行なう。一方、前記変位素子すを周波数ω、
にてＸ変位に対し、９０°位相をずらして駆動を行なう
と、移動体Ｃとの接触部における質点は、無振動時に２
＝０になるように座標変換すると、振幅をＢとして、 ｚ　＝　Ｂ　ｃｏｓω１ｔ なる運動を行なう。

したがって、移動体Ｃと接触部において前記変位素子す
の質点は、両振動が合成され、なる楕円運動を行なう。

このため、移動体Ｃは、接触と非接触を繰り返えしなが
ら、Ｘ方向へ摩擦駆動される。一方、運動方向は前記変
位素子すの該振動子Ａ１に対する位相を９０°進めるか
、遅らせるかで、反転可能である。この間、該振動子Ａ
１には通電せず、Ｘ方向へ曲げ変形をする。

つぎに、前記振動子Ａ２を周波数ω２にて駆動し、前記
変位素子すを同じ周波数ω２で９０’ずらして駆動する
と、それぞれの振幅をＣ，Ｄとすれば、移動体Ｃとの接
触部において、前記変位素子すの質点は、 なる楕円運動を行ない、移動体ＣはＸ方向へ駆動される
。

上記説明では、ω１≠ω２としたが、ωｌ；ω２なるよ
うに、前記振動子ＡＩ、Ａ２を設計すれば、同時駆動も
可能であり、この場合、ｘｙ平面上、任意の方向への駆
動がなめらかにできる。

第３図は本発明の第２実施例を示している。

第３図において、電気−機械エネルギー変換素子ａ２＋
　８３＋　　ａａ　＋　　ａｙ　＋　　ａｌｏ＋　　ａ
ｌｌ＋ａ１４＋　ａ１５はＰＺＴからなり、振動子の構
成材料ａｌ　、　ａ４−　ａ５．ａａ　、ａａ　＋　ａ
１２＋　ａ１６はアルミからなっている。

振動子は前記素子ａ２とａ３の中間およびａｌｏとａｌ
ｌの中間が支持されており、各々が振動節となる一波長
縦振動が励起される。Ｘ方向も同様である。

このように、両持ち支持とすることで、曲げ剛性が増し
、従来のものより、より強く、移動体Ｃを非共振縦変位
素子すに加圧することが可能で、より強い摩擦力、つま
り、大きな推力を得ることができる。

なお上記実施例では電気−機械エネルギー変換素子ａＩ
Ｏ＋　　ａ　ｌｌ＋　　ａ　１４＋　ａ　１．を設けた
が、省略してもよい。また縦振動共振振動子Ａ１とＡ２
のなす角は、必ずしも直角である必要はなく、必要に応
じて変えることは可能である。させら、移動体Ｃの移動
は固定体と相対的なものであるから、逆に上記実施例の
８動体Ｃを固定して用いて、他を移動させるようにして
もよい。また縦振動共振振動子Ａ、、Ａ２と非共振′縦
変位素子すの役割を逆にしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、縦振動共振振動
子と非共振縦変位素子を組み合わせることで、容易に物
体を２次元方向に摩擦駆動することが可能で、コンパク
トで、かつ、大推力を得ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１実施例を示した斜視図、第２図は
第１図の２次元振動波モータの摩擦系および振動子の縦
変位を示した説明図、第３図は本発明の第２実施例を示
した斜視図である。 Ａ、、Ａ２・・・縦振動共振振動子 ａ　Ｉｎ　　ａ　４＋　ａ　Ｓ＋　ａ　８＋ａ　　９＋
ａ　　１２＋　　　ａ　　１６・・・振動子の構成材 ａ２＋ａ３＋ａ６＋ａ７＋ａｌｏ＋ａｌｌ＋ａ１４＋ａ
Ｉ５・・・電気−機械エネルギー変換素子 ｂ・・・非共振縦変位素子 Ｃ・・・移動体 ｄ・・・結合部材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　電気−機械エネルギー変換素子により駆動される縦
   振動共振振動子と、非共振縦変位素子が３つ以上組み合
   わされていて、各変位方向に角度をもたせて結合されて
   いることを特徴とする２次元振動波モータ。 ２　複数の縦振動共振振動子を変位方向が垂直になるよ
   うに組み合わせ、両者により形成された平面に垂直方向
   に非共振縦振動子を結 合させた請求項１記載の２次元振動波モー タ。 ３　複数の非共振縦変位素子を変位方向が垂直になるよ
   うに組み合せ、両者により形成された平面に垂直方向に
   縦振動共振振動子を結 合させた請求項１記載の２次元振動波モー タ。