JPH03173365A

JPH03173365A - 超音波リニアモータおよびそれを用いたスライドテーブル

Info

Publication number: JPH03173365A
Application number: JP1311530A
Authority: JP
Inventors: Toshio Yamada; 敏夫山田
Original assignee: Koganei Corp
Current assignee: Koganei Corp
Priority date: 1989-11-30
Filing date: 1989-11-30
Publication date: 1991-07-26

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、超音波ＩＪニアモータおよびそれを用いたス
ライドテーブルに関し、特にスライド機構におけるスラ
イダの伝送棒への接触構造において、スライダの移動に
伴う騒音の発生が抑制され、大きな駆動力で安定した動
作が可能とされる超音波リニアモータおよびそれを用い
たスライドテーブルに適用して有効な技術に関する。

〔従来の技術］従来のスライド機構としては、たとえば、パルスモータ
などの電磁モータを駆動源として、この電磁モータの回
転運動を直線運動に変換するボールねじなどの連結機構
と、この連結機構に連動して移動するテーブルとを備え
、電磁モータを制御することによってテーブルの移動を
調整することができる電磁モータを用いたスライドテー
ブルがある。

きころが、前記スライドテーブルにおいては、テーブル
自体の重１およびテーブルに載置される搬送物の可撤重
量が、連結機構に直接加わるために耐荷重性の面におい
て問題がある。

また、ボールねじなどの連結機構が大形かつ複雑化され
、近年の小形化への傾向に適用できない上に、コスト面
においてもコスト高になるという問題がある。

一方、たとえば駆！ＩＪ源として、超音波の持つ強力な
振動エネルギーを利用する超音波モータを用いることに
よって、上記のような問題点が解決可能となることを本
発明者は見い出した。

すなわち、超音波モータに関しては、特開昭５９−１２
２３８５号、特開昭６０−２２４７８号公報などに記載
されるように、たとえば、高周波電圧の印加によって励
振される圧電振動子と、この圧電振動子に固定される伝
送棒と、この伝送棒に加圧接触されるスライダとを備え
ているものである。

そして、圧電振動子の励振によって伝送棒上に表面波、
すなわち、第７図にお乙）でへ点に着目すると、横振動
（Ｕ）と縦振動（Ｖ）とによって９０度位相のずれた楕
円振動（Ｗ）が形成され、この楕円振動が伝送棒上にお
いて一方向（第７図において右方向）の進行波として伝
搬される。さらに、この進行波が、伝送棒上のどの点に
おいても同様に形成され、この状態においてスライダが
進行波の頂点ＡおよびＢの点でのみ接触され、伝送棒と
の摩擦によってスライダに進行波と逆方向（左方向）の
推力が発生される。これにより、スライダを進行波と逆
方向に移動させ、回転または直線運動に変換する構造と
されるものである。

［発明が解決しようとする課題］ところが、前記のような従来技術においては、伝送棒が
アルミニウムなどの軽金属材料によって形成されるため
に、たとえばスライダの接触部が硬くて摩耗の少ない材
料によって形成される場合は、スライダの耐久性および
応答性が向上されるものの、伝送棒とスライダとの接触
による音の発生や、接触面積が小さくなるためにスライ
ダに作用する推力を大きくすることができないという欠
点がある。

一方、スライダの接触部を、ゴム製などのように軟らか
く摩擦係数の大きい材料によって形成した場合には、接
触音の発生が抑制され、接触面積は大きくできるものの
、伝送棒への圧着力を大きくすると、進行波の振幅が極
めて小さいために、進行波の谷底に接触部が食い込んで
スライダが動かなくなるという問題がある。

従って、上記のような接触構造に形成される場合におい
ては、それぞれに問題点があり、スライダを安定した状
標において動作させることができないという問題がある
。

そこで、本発明の目的は、スライダの移動に伴う騒音の
発生が抑制され、大きな駆動力で安定した動作が可能と
される超音波リニアモータおよびそれを用いたスライド
テーブルを提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう
。

［課題を解決するための手段］本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。

すなわち、本発明の超音波リニアモータおよびそれを用
いたスライドテーブルは、高周＊Ｎ圧の印加によって励
振される圧電振動子と、該圧電振動子に固定される伝送
棒と、該伝送棒に加圧接触されるスライダとを備え、前
記圧電振動子が励振されることにより前記伝送棒上に一
方向の進行波が形成され、該進行波により前記スライダ
が進行波と逆方向に移動される超音波リニアモータであ
って、前記伝送棒に接触されるスライダの接触部が、硬
質材料で形成された基板の前記伝送棒側の片面に軟質材
料で凹凸が形成された凹凸部材が配設されているもので
ある。

［作用コ前記した超音波リニアモータおよびそれを用いたスライ
ドテーブルによれば、伝送棒に接触されるスライダの接
触部が、硬質材料で形成された基板の伝送棒側の片面に
、軟質材料で凹凸が形成された凹凸部材が配設されてい
ることにより、伝送棒との接触面接が大きくとれ、スラ
イダに作用する推力を大きくすることができる。

また、スライダの接触部が凹凸形状に形成されることに
より、進行波の谷底にスライダの凹凸部材が食い込んで
も、ある程度の隙間が形成されるので、スライダを安定
して動作させることができる。

さらに、スライダの凹凸部材が軟質材料によって形成さ
れることにより、伝送棒との接触による騒音の発生を抑
制することができる。

［実施例］第１図は本発明の一実施例である超音波リニアモータの
スライダの接触部を示す斜視断面図、第２図は本実施例
の超音波リニアモータを用いたスライドテーブルを示す
平面図、第３図は第２図の正面図、第４図は第２図の背
面図、第５図は本実施例の超音波リニアモータの動作を
説明する概略構成図、第６図（ａ）〜（Ｃ）は本実施例
のスライダの接触部の変形例を示す斜視断面図である。

まず、第２図〜第４図により本実施例の超音波リニアモ
ータを用いたスライドテーブルの構成を説明する。

本実施例の超音波リニアモータを用いたスライドテーブ
ルは、たとえば高周波電圧の印加によって励振される圧
電振動子１と、この圧電振動子１に固定される伝送棒２
と、この伝送［、！２に加圧接触されるスライダ３とか
ら構成されている。そして、スライダ３に構造的に分離
してテーブル４が挟持され、さらにテーブル４がリニア
ガイド５によって案内され、軸方向に沿って直線移動さ
れる構造とされている。

圧電振動子１は、たとえば、ランジュバン型の振動子が
両端側からボルト締めされて円柱形状に形成され、圧電
振動子１ａおよび１ｂが本体６の左右にそれぞれ横置き
に配設され、縦振動の節の位置が本体６に固定されてい
る。そして、高周波電圧が印加されることによって、固
定された基点を中心に励振される構造とされている。

伝送棒２は、たとえばアルミニウムなどによって角柱形
状に形成され、その両端側が、横置きに配設された圧電
振動子１ａ、ｌｂの一端側にそれぞれ固定されている。

そして、圧電振動子１ａ。

ｌｂの励振によって、伝送棒２上にその軸方向に沿って
振動する進行波が形成される構造とされている。

スライダ３は、たとえばアルミニウムなどによって角筒
形状に形成され、その内部に図示しないスプリングが収
納され、このスプリングの圧着力によって伝送棒２に加
圧接触されている。そして、伝送棒２上に形成された進
行波によって、この進行波と逆方向への推力が発生され
、スライダ３が進行波と逆方向に移動される構造とされ
ている。

また、スライダ３の接触部は、第１図に示すように、硬
い材料で形成された基板３ａの片面に、軟らかい材料で
、メッシニ状に凸部が形成された凹凸部材３ｂが貼着さ
れている。そして、接触部の凹凸部材３ｂが進行波の谷
底に食い込んでも、所定の隙間が形成される構造とされ
ている。

テーブル４は、その軸方向が、スライダ３の両端に配設
される連結板７によって分離された状態において挟持さ
れている。また、チーフル４は、テーブル４の重量およ
びテーブル４に載置される搬送物の可搬重量による荷重
方向と、伝送棒２上の進行波の振動方向とが９０度の位
相差をもって配設されている。そして、スライダ３の移
動を拘束することなく、テーブル４がスライダ３の移動
に連動して軸方向に沿って直線移動される構造とされて
し）る。

リニアガイド５は、テーブル４の移動方向に沿って並設
され、テーブル４の移動が２不のりニアガイド５ａおよ
び５ｂによって案内されている。

そして、テーブル４の重量およびテーブル４に載置され
る搬送物の可搬重量を受けながら、テーブル４が安定に
直線移動される構造とされている。

そして、以上のように構成される本実施例の超音波リニ
アモータを用いたスライドテーブルは、たとえば第５図
のように、外部に高周波電源８、切喚スイッチ９および
負荷抵抗１０が接続され、切換スイッチ９によってスラ
イダ３およびテーブル４の移動方向が切り換えられる構
造とされている。

次に、本実施例の作用について、第５図の構成図に基づ
いて説明する。

始めに、切換スイッチ９を第５図の状態、すなわち左側
の圧電振動子１ａに高周波ｉ源８が接続される閉回路と
し、高周波電源８の印加電圧を圧電振動子１ａに供給す
る。そして、電圧が印加された圧電振動子１ａは、本体
６に固定された基点を中心に実線の矢印の方向に励振さ
れる。この時、右側の圧電振動子１ｂには、高周波電圧
が印加されないので励振されることがない。

さらに、圧電振動子１ａの励振によって、圧電振動子１
ａに固定された伝送棒２の表面に右方向への進行波が形
成される。そして、伝送棒２に加圧接触されたスライダ
３が、伝送棒２上に形成された進行波と逆方向、すなわ
ち左方向に移動される。

この時、たとえばスライダ３の圧着力が強く、所定の圧
力以上で伝送ａ２に接触された場合においても、スライ
ダ３の凹凸部材３ｂが進行波の谷底に食い込んでもある
程度の隙間が形成されるので、スライダ３の移動が妨げ
られることがない。

まだ、伝送棒２との接触面積を大きくできるので、大き
な駆動力によってスライダ３を移動させることができる
。

そして、スライダ３に挟持されたテーブル４が、リニア
ガイド５によって案内され、スライダ３の移動に連動し
て左方向に安定して直線移動される１゜続いて、切換ス
イッチ９を第５図の状態から点線の状態、すなわち上記
と逆に右側の圧電振動子ｌｂに高周波電源８が接続され
る閉回路とし、高周波ＮＲ８の印加電圧を圧電振動子１
ｂに供給する。そして、上記と同様に、電圧が印加され
た圧電振動子１ｂは、本体６に固定された基点を中心に
点線の矢印の方向に励振される。

さらに、圧電振動子１ｂの励振によって、圧電振動子１
ｂに固定された伝送棒２の表面に左方向への進行波が形
成される。そして、上記において左方向に移動されたス
ライダ３が、伝送棒２上に形成された進行波と逆方向、
すなわち右方向に移動される。

このように、切換スイッチ９の切り換えによって、スラ
イダ３およびテーブル４をスライドテーブルの軸方向に
沿って移動させることができるので、たとえばテーブル
４に搬送物を載置した場合には、テーブル４の移動範囲
において搬送物を搬送することができる。

従って、本実施例の超音波リニアモータによれば、伝送
棒２に接触されるスライダ３の接触部が、硬い材料で形
成された基板３ａの片面に軟らかい材料で形成された凹
凸部材３ｂが設けられていることにより、伝送棒２との
接触面積が大きくとれ、スライダ３に作用する推力を大
きくすることができるので、大きな駆動力によってスラ
イダ３を動作させることができる。

また、進行波の谷底にスライダ３の凹凸部材３ｂが食い
込んでも、ある程度の隙間が形成されるので、スライダ
３の動作が妨げられることなく、安定した動作が可能で
ある。

以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は前記実施例に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可
能であることはいうまでもない。

たとえば、本実施例の超音波リニアモータについては、
スライダ３が、スライドテーブルの軸方向に沿って直線
移動される場合について説明したが、本発明は前記実施
例に限定されるものではなく、たとえば実施例の伝送棒
２を円筒状に形成し、さらにスライダ３を棒状に形成し
て、円筒状の伝送棒２の内部において加圧接触される棒
状のスライダ３を回転させることも可能で、この場合に
は圧電振動子１の振動を回転運動に変換できる回転形の
超音波リニアモータを得ることができる。

また、本実施例の超音波リニアモータについては、スラ
イダ３の接触部が、硬い材料で形成された基板３ａの片
面に、軟らかい材料で形成された凹凸部材３ｂが貼着さ
れる場合について説明したが、本、）明は前記実施例に
限定されるものではなく、たとえば伝送棒２の両側の面
に凹凸部材３ｂが貼着される場合についても適用可能で
ある。

さらに、本実施例の超音波リニアモータにおけるスライ
ダ３については、第１図のようにメツシュ状に凸部が形
成される凹凸部材３ｂが貼着される場合について説明し
たが、これに限定されるものではなく、たとえば第６図
（ａ）のように、逆にメツシュ状に凹部が形成されたり
、あるいは第６図（ｂ）および（Ｃ）のように、横また
は縦方向のスリット状に凸部または凹部が形成される凹
凸部材３ｂなどについても広く適用可能である。

［発明の効果〕本願において開示される発明のうち、代表的なものによ
って得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりで
ある。

（１）、高周波電圧の印加によって励振される圧電振動
子と、この圧電振動子に固定される伝送棒と、この伝送
棒に加圧接触されるスライダとを備え、圧電振動子が励
振されることにより伝送棒上に一方向の進行波が形成さ
れ、この進行波によりスライダに進行波と逆方向の推力
が発生され、この推力によりスライダが進行波と逆方向
に移動される超音波リニアモータにおいて、伝送棒に接
触されるスライダの接触部が、硬質材料で形成された基
板の伝送棒側の片面に軟質材料で凹凸が形成された凹凸
部材が配設されていることにより、伝送棒との接触面積
が大きくとれ、スライダに作用する推力を大きくするこ
とができるので、大きな駆動力によってスライダの駆動
が可能である。

（２）、前記（１）により、スライダの接触部が凹凸形
状に形成されることにより、進行波の谷底にスライダの
凹凸部材が食い込んでも、ある程度の隙間が形成される
ので、スライダの安定した動作が可能である。

（３）、前記（１〕により、スライダの接触部の凹凸部
材が軟質材料によって形成されることにより、伝送棒と
の接触による騒音の発生を抑制することが可能である。

（４）、前記（１）〜（３）により、スライダの安定し
た駆動力および動作速度が得られるので、作動信頼性の
向上が可能とされる超音波リニアモータおよびそれを用
いたスライドテーブルを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である超音波リニアモータの
スライダの接触部を示す斜視断面図、第２図は本実施例
の超音波リニアモータを用いたスライドテーブルを示す
平面図、第３図は第２図の正面図、第４図は第２図の背
面図、第５図は本実施例の超音波リニアモータの動作を
説明する概略ｗｔ成図、第６図（ａ）〜（Ｃ）は本実施
例のスライダの接触部の変形例を示す斜視断面図、第７
図は超音波モータの動作原理を説明する要部斜視図であ
る。１．１ａ、ｌｂ・・圧電振動子、２・・・・・・・・伝送棒、３・・・・・・・・スライダ、３ａ・・・・・・・基板、３ｂ・・・・・・・凹凸部材、４・・・・・・・・テーブル、５．５ａ、５ｂ　・　・リニアガイド、・本体、・連結板、・高周波電源、・切換スイッチ、・負荷抵抗。

Claims

【特許請求の範囲】１、高周波電圧の印加によって励振される圧電振動子と
、該圧電振動子に固定される伝送棒と、該伝送棒に加圧
接触されるスライダとを備え、前記圧電振動子が励振さ
れることにより前記伝送棒上に一方向の進行波が形成さ
れ、該進行波により前記スライダに進行波と逆方向の推
力が発生され、該推力により前記スライダが進行波と逆
方向に移動される超音波リニアモータであって、前記伝
送棒に接触されるスライダの接触部が、硬質材料で形成
された基板の前記伝送棒側の片面に軟質材料で凹凸が形
成された凹凸部材が配設されていることを特徴とする超
音波リニアモータ。２、請求項１記載の超音波リニアモータを用い、前記ス
ライダに連動可能に連結されるテーブルを備えてなるス
ライドテーブル。