JPH0564467A - 振動波リニアモーター - Google Patents

振動波リニアモーター

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JPH0564467A
JPH0564467A JP3226047A JP22604791A JPH0564467A JP H0564467 A JPH0564467 A JP H0564467A JP 3226047 A JP3226047 A JP 3226047A JP 22604791 A JP22604791 A JP 22604791A JP H0564467 A JPH0564467 A JP H0564467A
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vibration wave
linear motor
rail
wave linear
guide means
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Hiroyuki Seki
裕之 関
Atsushi Kimura
篤史 木村
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Canon Inc
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N2/00Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
    • H02N2/02Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
    • H02N2/08Electric 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

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動波モータを駆動源とする振動波リニアモ
ーターにおいて、レール状固定子の取り付けられる底板
等の変形やそり等に影響されることなく、振動子とレー
ル状固定子との相対的位置を良好に保持する。 【構成】 レール状固定子8の2側面に夫々案内溝9
A、9Bを予定移動方向に沿って形成し、一方振動子の
固定された移動台4の片側に、この案内溝9Aに嵌合す
る第1コロ軸受11を移動方向に沿って前後に設け、ま
た案内溝9Bに嵌合する第2コロ軸受13を第1コロ軸
受11の間に位置するように設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、振動波モーター特に進
行波が形成される弾性体をレール状固定子に圧接し、弾
性体をレール状固定子に沿って移動させる方式の振動波
リニアモーターに関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の振動波リニアモーターと
しては、図6及び図7に示すものがある。
【0003】1は摺動面側に設けられた突起1aを有す
る金属材料からなる長円形状の弾性体で、その上面に圧
電素子2が接合されて振動子を形成している。そして、
圧電素子2への交流電圧の印加により進行性振動波が形
成される。なお、進行性振動波の発生原理及び圧電素子
2の構造は公知なので詳述しないが、圧電素子の位置的
に90度ずれた2群の駆動用圧電素子に90度の時間的
位相を有する交流電圧を印加することにより、進行性振
動波は形成される。8は弾性体1と摩擦接触するレール
状固定子で、モーターケースの底板10に固定されてい
て、振動絶縁材料5(例えばフェルト)を介して加圧バ
ネ3によって弾性体1と接触している。6は弾性体1に
固定された板状の支持板で、その中央をブロック状の支
持体7で固定され、弾性体1を支持している。
【0004】弾性体1はその支持板6及び支持体7を介
して載置台4に支持されており、載置台4は予定移動方
向BY 方向以外の変位を拘束する拘束部材9によって支
持されている。
【0005】弾性体1に進行性振動波が形成されると、
レール状固定子8と弾性体1との摩擦力により、弾性体
1がレール状固定子8の上を移動し、それに伴って載置
台4及びその他の部材3,5,6,7も拘束部材9に沿
ってBY 方向に移動する。その際、発生する摩擦駆動力
は弾性体1の一部に作用し、それが支持部とずれている
ために弾性体1にモーメントが働き、BX ,BY 方向に
ずれようとする。
【0006】支持板6は図8に示す様にX字の形状をし
ており、4つの先端は弾性体1の内側側面にスポット溶
接などによりしっかりと接合されている。また、支持板
6の中央部は支持体7でしっかりとクランプされ、かつ
支持体7は載置台4に固定されているので、弾性体1に
モーメントが働いても、弾性体1が回転したり、ガタつ
くこともなく、載置台4と共にスムーズに直線運動が可
能となる。
【0007】このモーターは、間欠的駆動の位置制御を
高精度に行えることから、例えばバブルジェット式のプ
リンターにおける印字ヘッド駆動用として用いることが
提案され、載置台4に取付けられた不図示のキャリッジ
に印字ヘッドが装着され、該印字ヘッドを直線往復移動
させる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例ではレール状固定子8と拘束部材9とが別体で加工さ
れており、またこれらの部材はBY 方向に細長い形状を
しているため、レール及び拘束部材の変形が大きく、レ
ール摺動面の平面度及び拘束部材のキャリッジガイド部
の平面度を精度よく加工するのは困難である。
【0009】さらに、これらのレール及び拘束部材を取
り付ける底板10も薄い板であるため、そりなどの変形
が大きく、この底板に前記拘束部材9及びレール8を取
り付けるとさらにこれらの部材の変形がひどくなる。
【0010】そのため、両側の拘束部材9のキャリッジ
ガイド面の平行度が悪くなり、キャリッジがBY 方向に
移動する際に場所によってキャリッジの傾きが変化する
ため、レール摺動面とキャリッジ間のギャップも変化し
てしまう。
【0011】一方、前述のように、弾性体1はキャリッ
ジに支持部材を介して取り付けられており、また加圧バ
ネ3もキャリッジに取り付けられているので、レール摺
動面とキャリッジとのギャップがBY 方向の場所によっ
て変化すると、弾性体1に加えられる加圧力が変動して
しまうため、モーターの安定した駆動力を得ることがで
きない。また、キャリッジの傾きが場所によって変化す
ると、振動子も連動して傾くため、レール摺動面と振動
子との接触状態が悪くなり、モーター性能が劣化すると
いう問題があった。
【0012】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の目的を
実現するための具体的な構成は、特許請求の範囲におけ
る請求項に記載した通りであり、レール状固定子に対し
て加圧接触する振動子と共に一体に移動する移動体と、
レール状固定子とに案内手段を設けたことにより、底板
の変形やそり等に影響されることなく振動子の加圧力の
変動及び摺動部の接触状態の不安定を取り除くことがで
きる。
【0013】
【実施例】図1及び図2は本発明による振動波リニアモ
ーターの第1の実施例を示す断面図及び一部切欠き平面
図である。
【0014】本実施例に用いられる振動子は、従来例と
同様に長円形状の弾性体1の片面に圧電素子2が接合さ
れ、また圧電素子2とは反対側の駆動面側には櫛歯形状
の突起(不図示)を進行波の進行方向に沿って多数隔設
している。弾性体1の対向する直線部間には支持板6が
スポット溶接等の接合手段により接合されており、上方
に位置する載置台4から下方に垂下された支持部材7の
下端部がこの支持板6に取り付けられ、載置台4と振動
子とが一体に組み付けられている。また、載置台4と弾
性体1との間には、板状の加圧バネ3が図1に示すよう
に筋交い状に設けられ、加圧バネ3の下端部と弾性体1
との間に介装したフェルト等の振動絶縁体5を介して加
圧バネ3のバネ力により、駆動に供する弾性体1の直線
駆動部を後記するレール状固定子8のレール部8Aに押
圧している。
【0015】本実施例のレール状固定子8は、上面と外
側面に夫々案内溝9A、9Bを長さ方向に沿って凹設し
ており、また下面部には横溝8Bによって適度な弾性を
有するレール部8Aが形成されている。
【0016】一方、載置台4の片側からはレール状固定
子8を跨ぐようにブリッジ部4Aが形成されており、こ
の載置台4の片側の前後には夫々軸棒12が固定され、
これら両軸棒12の先端部には回転自由で、且つBY
向の変位が拘束されたコロ軸受11が案内溝9Aに嵌合
するように取り付けられている。
【0017】また、載置台4のブリッジ部4Aにはコロ
加圧バネ15がバネ支持板16を介して取り付けられて
おり、このコロ加圧バネ15の先端には軸棒14が固定
されていて、この軸棒14には、回転自在で且つBZ
向に拘束されたコロ軸受13が案内溝9Bに嵌合するよ
うに取り付けられると共にバネ5のバネ力によりBX
向に付勢されて載置台4のBX 方向のガタをなくしてい
る。
【0018】不図示の電源から圧電素子2に高周波電界
を印加すると、弾性体1に進行性振動波が励振され、弾
性体1とレール状固定子8との摩擦力により弾性体1と
載置台4及び載置台4に取りつけられた部材(3,5,
6,7,11,12,13,14,15,16)はレー
ル状固定子8に設けられた案内溝9A,9Bに沿ってB
Y 方向に移動する。
【0019】この時コロ11は、このコロの幅よりわず
かに幅の広い溝9Aに係合し、この溝9Aに沿って転が
るが、前記の様にバネ15によりBX 方向に付勢された
コロ13が設置されているため、コロ11は溝9Aの内
側片側面に押しつけられながら転がるので、載置台4も
X 方向にガタつくことなくスムーズにBY 方向に移動
が可能になる。
【0020】図3に本発明の第2の実施例を示す。
【0021】上記した第1の実施例は、コロ軸受11,
13を夫々案内溝9A,9Bに嵌合させているが、本実
施例はこのコロ軸受に代えて第1の球状コロ軸受17、
第2の球状コロ軸受18を設けたもので、レール状固定
子8の上部の内側角度には第1の球状コロ軸受17が係
合する断面L字形状の切欠き部30を、またこの切欠き
部とは反対側の側面には第2の球状コロ軸受17が若干
の隙間を有して嵌合する凹溝31を形成し、レール状固
定子8に対して前後方向(BY 方向)に2つ隔設されて
いる第1の球状コロ軸受17と、これらの第1の球状コ
ロ軸受17との中間に配置されている第2の球状コロ軸
受18とをBX 方向において挟持するようにしている。
また、第2の球状コロ軸受18は加圧バネ15により凹
溝31の内壁面31dに押圧され、第1の球状コロ軸受
17は加圧バネ3の付勢圧力の反力により、切欠き部3
0のガイド面30Aに押し付けられ、載置台4及び振動
子1等の自重により図中M1 方向のモーメントが作用す
るため、前記コロ軸受18がガイド面31cに押しつけ
られて載置台4の姿勢を維持している。
【0022】また加圧バネ15により前記コロ軸受18
をBX 方向に付勢し、ガイド面31dに押しつけること
により、載置台4のBX 方向自由度はコロ軸受17を介
してガイド面30Bに拘束される。
【0023】従って不図示の電源から圧電素子2に高周
波電界を印加し、弾性体1に進行性振動波を励振する
と、弾性体1及び載置台4は前記ガイド30A,30
B,31c〜31e及び前記コロ軸受17,18により
X ,BZ 方向にガタつくことなくスムーズにBY 方向
に往復駆動ができる。
【0024】図4は本発明による振動波リニアモーター
の第3の実施例を示す。
【0025】本実施例は、上記した実施例とは逆に振動
子の駆動面を下向きに、レール状固定子8の下部に上向
きのレール面を形成し、また上記の第2の実施例と同様
に載置台4には第1の球状コロ軸受17と第2の球状コ
ロ軸受18とを設け、第2の球状コロ軸受18をレール
状固定子8の凹溝31に嵌合させているが、第1の球状
コロ軸受17は同様の凹溝40に若干の隙間の有して嵌
合させ、その内壁面に形成されているガイド面40A,
40Bに第1の球状コロ軸受17を当接させている。
【0026】また本実施例は第2の実施例も同様である
が、第2の球状コロ軸受18の外径は、凹溝31の開口
幅よりも僅かに小径に形成し、コロ軸受18が面31c
に当接している場合には面31eとは僅かに離れるた
め、モーメントM2 がかかったような場合でも、載置台
4はM2 方向に殆ど傾かず、第2のコロ軸受18がガイ
ド面31eに接して載置台4の姿勢を維持するようにし
ている。
【0027】なお、第1,第2の球状コロ軸受17,1
8に対して軸棒12,14は貫通しておらず、したがっ
て第1,第2の球状コロ軸受17,18のガイド面との
接触面は滑らかな球面となっている。
【0028】図5は本発明による振動波リニアモーター
の第4の実施例を示しており、図にはレール状固定子8
のみを示している。
【0029】上記した第2,第3の実施例は、第1の球
状コロ軸受17及び第2の球状コロ軸受18を断面凹形
状の溝や、断面L字形状の切欠き部に嵌合等させている
が、本実施例では断面楔形の溝部50,51に嵌合させ
ている。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、底
板やレールのそりに影響されることなく振動子の加圧力
が一定に保持でき、安定したモーター出力が得られる効
果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による振動波リニアモーターの第1の実
施例を示す側面図。
【図2】図1の一部切欠き平面図。
【図3】第2の実施例の断面図。
【図4】第3の実施例の断面図。
【図5】第4の実施例の断面図。
【図6】従来の振動波リニアモーターの断面図。
【図7】図6の平面図。
【図8】図6の支持板の平面図。
【符号の説明】
1…弾性体 15…加圧バ
ネ 2…圧電素子 16…取り付
け部材 3…加圧バネ 17、18…
球状コロ軸受 4…載置台 5…振動絶縁体 6…弾性体支持板 7…支持体 8…レール状固定子 9…拘束部材 9A、9B…案内溝 10…底板 11、13…軸受コロ 12、14…コロ軸棒

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ループ形状に形成された振動弾性体に電
    気−機械エネルギー変換素子を接合し、該電気−機械エ
    ネルギー変換素子に駆動用信号を印加することにより該
    振動弾性体の駆動面に進行性振動波を形成する振動子
    と、該振動子における弾性振動体の駆動面に接触するレ
    ール状固定子と、該振動子に取り付けられて該振動子と
    共に該レール状固定子に沿って移動する移動体と、該振
    動子を該レール状固定子に押圧する加圧手段と、該移動
    体を予定の移動方向に沿って案内する案内手段とを有
    し、該振動子の駆動によって該移動体を該レール状固定
    子に沿った予定移動方向に移動させる振動波リニアモー
    ターにおいて、 該案内手段は、該移動体に設けられた被規制部材と、該
    レール状固定子に設けられ、該被規制部材の移動を予定
    移動方向以外に対して規制する規制部とから構成したこ
    とを特徴とする振動波リニアモーター。
  2. 【請求項2】 請求項1において、案内手段を構成する
    被規制部材と規制部とからなる規制案内部は予定の移動
    方向に沿った駆動に供する摺動面以外の2面に夫々設け
    られ、付勢手段により双方の被規制部材を双方の規制部
    の一側面に押圧したことを特徴とする振動波モータリニ
    アモーター。
  3. 【請求項3】 請求項2において、案内手段は互いに直
    交した2面に設けたことを特徴とする振動波リニアモー
    ター。
  4. 【請求項4】 請求項2において、案内手段は対向した
    2面に設けたことを特徴とする振動波リニアモーター。
  5. 【請求項5】 請求項1,2,3又は4において、案内
    手段を構成する被規制部材は転動部材であることを特徴
    とする振動波リニアモーター。
  6. 【請求項6】 請求項1,2,3,4又は5において、
    案内手段の規制部は溝部であることを特徴とする振動波
    リニアモーター。
  7. 【請求項7】 請求項1,2,3,4,5又は6におい
    て、案内手段の規制部は凹溝であることを特徴とする振
    動波リニアモーター。
  8. 【請求項8】 請求項1,2,3,4,5又は6におい
    て、案内手段の規制部は断面楔形の溝であることを特徴
    とする振動波リニアモーター。
  9. 【請求項9】 請求項3,4,5又は6において、一方
    の案内手段の規制部はガイド面であることを特徴とする
    振動波リニアモーター。
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