JPH0870585A - 超音波アクチュエータ駆動装置 - Google Patents
超音波アクチュエータ駆動装置Info
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- JPH0870585A JPH0870585A JP6204984A JP20498494A JPH0870585A JP H0870585 A JPH0870585 A JP H0870585A JP 6204984 A JP6204984 A JP 6204984A JP 20498494 A JP20498494 A JP 20498494A JP H0870585 A JPH0870585 A JP H0870585A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 相対運動部材が外部に露出していても、ゴミ
等の付着により、駆動力や駆動効率が低下することを防
止する。 【構成】 駆動信号により励振される圧電12、13
と、圧電素子12、13が接合され、その圧電素子の励
振により駆動部に楕円運動を生じる弾性体11と、弾性
体11の駆動部に加圧接触する相対運動部材20と、相
対運動部材20に付着した付着物を取り除く掃除部材1
8とを含む。
等の付着により、駆動力や駆動効率が低下することを防
止する。 【構成】 駆動信号により励振される圧電12、13
と、圧電素子12、13が接合され、その圧電素子の励
振により駆動部に楕円運動を生じる弾性体11と、弾性
体11の駆動部に加圧接触する相対運動部材20と、相
対運動部材20に付着した付着物を取り除く掃除部材1
8とを含む。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、超音波アクチュエータ
を用いた駆動装置に関し、特に、縦振動モードと屈曲振
動モードを2相駆動して、板状弾性体の駆動面に楕円運
動を発生させて駆動力を得る超音波アクチュエータ駆動
装置に関するものである。
を用いた駆動装置に関し、特に、縦振動モードと屈曲振
動モードを2相駆動して、板状弾性体の駆動面に楕円運
動を発生させて駆動力を得る超音波アクチュエータ駆動
装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図7は、リニア型超音波モータの従来例
を示す図である。従来のリニア型超音波モータは、棒状
弾性体101の一端側に加振用の変成器102が配置さ
れ、他端側に制振用の変成器103が配置されている。
各変成器102,103には、振動子102a,103
aが接合されている。加振用の振動子102aに発振器
102bから交流電圧を印加して棒状弾性体101を振
動させ、この振動が棒状弾性体101を伝播することに
より進行波となる。この進行波により、棒状弾性体10
1に加圧接触された移動体104が駆動される。
を示す図である。従来のリニア型超音波モータは、棒状
弾性体101の一端側に加振用の変成器102が配置さ
れ、他端側に制振用の変成器103が配置されている。
各変成器102,103には、振動子102a,103
aが接合されている。加振用の振動子102aに発振器
102bから交流電圧を印加して棒状弾性体101を振
動させ、この振動が棒状弾性体101を伝播することに
より進行波となる。この進行波により、棒状弾性体10
1に加圧接触された移動体104が駆動される。
【0003】一方、棒状弾性体101の振動は、制振用
の変成器103を通じて振動子103aに伝えられ、こ
の振動子103aによって振動エネルギーが電気エネル
ギーに変換される。この振動子103aに接続された負
荷103bにより電気エネルギーを消費することにより
振動を吸収する。この制振用の変成器103により、棒
状弾性体101の端面の反射を抑制して、棒状弾性体1
01の固有モードの定在波の発生を防いでいる。
の変成器103を通じて振動子103aに伝えられ、こ
の振動子103aによって振動エネルギーが電気エネル
ギーに変換される。この振動子103aに接続された負
荷103bにより電気エネルギーを消費することにより
振動を吸収する。この制振用の変成器103により、棒
状弾性体101の端面の反射を抑制して、棒状弾性体1
01の固有モードの定在波の発生を防いでいる。
【0004】図7のリニア型超音波モータは、移動体1
04の移動範囲だけ、棒状弾性体101の長さが必要で
あり、その棒状弾性体101の全体を加振しなければな
らず、装置が大型化するとともに、固有モードの定在波
の発生を防止するために、制振用の変成器103などが
必要となる、という問題があった。
04の移動範囲だけ、棒状弾性体101の長さが必要で
あり、その棒状弾性体101の全体を加振しなければな
らず、装置が大型化するとともに、固有モードの定在波
の発生を防止するために、制振用の変成器103などが
必要となる、という問題があった。
【0005】このような問題を解決するために、自走式
の超音波モータが種々提案されており、例えば、「第5
回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文
集」の「222 光ピックアップ移動を目的とした圧電
リニアモータ」に記載されている「異形縮退縦L1−屈
曲B4モード・平板モータ」が知られている。
の超音波モータが種々提案されており、例えば、「第5
回電磁力関連のダイナミックスシンポジウム講演論文
集」の「222 光ピックアップ移動を目的とした圧電
リニアモータ」に記載されている「異形縮退縦L1−屈
曲B4モード・平板モータ」が知られている。
【0006】図8は、異形縮退縦L1−屈曲B4モード
・平板モータの従来例を示す模式図であって、図8
(A)は正面図、図8(B)は側面図、図8(C)は平
面図である。弾性体1は、矩形平板状の基礎部1aと、
その基礎部1aの一方の面に形成された駆動部1b,1
cとから構成されている。圧電素子2,3は、弾性体1
の基礎部1aの他方の面に貼付され、縦振動L1モード
と屈曲振動B4モードを発生させる素子である。弾性体
1の駆動部1b,1cは、基礎部1aに発生する屈曲振
動B4モードの腹の位置に設けられており、相対運動部
材(不図示)に押し付けられる。
・平板モータの従来例を示す模式図であって、図8
(A)は正面図、図8(B)は側面図、図8(C)は平
面図である。弾性体1は、矩形平板状の基礎部1aと、
その基礎部1aの一方の面に形成された駆動部1b,1
cとから構成されている。圧電素子2,3は、弾性体1
の基礎部1aの他方の面に貼付され、縦振動L1モード
と屈曲振動B4モードを発生させる素子である。弾性体
1の駆動部1b,1cは、基礎部1aに発生する屈曲振
動B4モードの腹の位置に設けられており、相対運動部
材(不図示)に押し付けられる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記した図7の超音波
アクチュエータは、相対運動部材が駆動装置外に露出さ
れている場合に、外部のゴミ等の付着物が相対運動部材
に付着することがあり、その付着物が付着したまま、超
音波アクチュエータ駆動装置内に入り込んでしまう可能
性があった。この場合に、弾性体の駆動面と相対運動部
材の間に付着物が挟まってしまい、相対運動部材へ弾性
体の駆動力がうまく伝達されず、駆動力及び駆動効率が
低下する、という問題点が発生する。
アクチュエータは、相対運動部材が駆動装置外に露出さ
れている場合に、外部のゴミ等の付着物が相対運動部材
に付着することがあり、その付着物が付着したまま、超
音波アクチュエータ駆動装置内に入り込んでしまう可能
性があった。この場合に、弾性体の駆動面と相対運動部
材の間に付着物が挟まってしまい、相対運動部材へ弾性
体の駆動力がうまく伝達されず、駆動力及び駆動効率が
低下する、という問題点が発生する。
【0008】特に、相対運動部材が線状部材である場合
に、弾性体との接触が1次元(点接触)であるので、相
対運動部材と弾性対が面接触する場合に比較すると、駆
動力及び駆動効率の低下量が大きい、という問題点も発
生する。
に、弾性体との接触が1次元(点接触)であるので、相
対運動部材と弾性対が面接触する場合に比較すると、駆
動力及び駆動効率の低下量が大きい、という問題点も発
生する。
【0009】本発明の目的は、相対運動部材が外部に露
出していても、ゴミ等の付着物が付着して、駆動力や駆
動効率が低下することを防止した超音波アクチュエータ
駆動装置を提供することである。
出していても、ゴミ等の付着物が付着して、駆動力や駆
動効率が低下することを防止した超音波アクチュエータ
駆動装置を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、請求項1の発明は、駆動信号により励振される電気
−機械変換素子(12、13)と、前記電気−機械変換
素子が接合され、その電気−機械変換素子の励振により
駆動部に楕円運動又は進行性振動波を生じる弾性体(1
1)と、前記弾性体の駆動部に加圧接触する相対運動部
材(20)と、前記相対運動部材に付着した付着物を取
り除く掃除部材(18)と、を含むように構成されてい
る。
に、請求項1の発明は、駆動信号により励振される電気
−機械変換素子(12、13)と、前記電気−機械変換
素子が接合され、その電気−機械変換素子の励振により
駆動部に楕円運動又は進行性振動波を生じる弾性体(1
1)と、前記弾性体の駆動部に加圧接触する相対運動部
材(20)と、前記相対運動部材に付着した付着物を取
り除く掃除部材(18)と、を含むように構成されてい
る。
【0011】請求項2の発明は、駆動信号により励振さ
れる電気−機械変換素子と(12、13)、前記電気−
機械変換素子が接合され、その電気−機械変換素子の励
振により駆動部に楕円運動を生じる弾性体(11)と、
前記弾性体の駆動部に加圧され、その駆動部の楕円運動
により回転運動が生ずる駆動ローラ(14)と、前記駆
動ローラの回転が伝達される相対運動部材(20)と、
前記駆動ローラの反対側の面で前記相対運動部材に接触
し、その相対運動部材の移動に伴って発生する摩擦的な
反力を低減する補助ローラ(15)と、前記弾性体を前
記駆動ローラに加圧する第1加圧部材(16)と、前記
相対運動部材を前記補助ローラと前記駆動ローラとによ
って挟み込みながら加圧する第2加圧部材(17)と、
前記相対運動部材に付着した付着物を取り除く掃除部材
(18)と、を含むように構成されている。
れる電気−機械変換素子と(12、13)、前記電気−
機械変換素子が接合され、その電気−機械変換素子の励
振により駆動部に楕円運動を生じる弾性体(11)と、
前記弾性体の駆動部に加圧され、その駆動部の楕円運動
により回転運動が生ずる駆動ローラ(14)と、前記駆
動ローラの回転が伝達される相対運動部材(20)と、
前記駆動ローラの反対側の面で前記相対運動部材に接触
し、その相対運動部材の移動に伴って発生する摩擦的な
反力を低減する補助ローラ(15)と、前記弾性体を前
記駆動ローラに加圧する第1加圧部材(16)と、前記
相対運動部材を前記補助ローラと前記駆動ローラとによ
って挟み込みながら加圧する第2加圧部材(17)と、
前記相対運動部材に付着した付着物を取り除く掃除部材
(18)と、を含むように構成されている。
【0012】請求項3の発明は、請求項1又は請求項2
記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、前記掃
除部材は、超音波振動することを特徴とする。
記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、前記掃
除部材は、超音波振動することを特徴とする。
【0013】請求項4の発明は、請求項3記載の超音波
アクチュエータ駆動装置において、前記掃除部材(1
8)は、駆動信号により励振される掃除用電気−機械変
換素子(18−1)と、前記掃除用電気−機械変換素子
と共に励振する掃除用弾性体(18−2)と、前記掃除
用弾性体に設けられ、前記相対運動部材に付着した付着
物を取り除く除去部材(18−3)と、を備えたことを
特徴とする。
アクチュエータ駆動装置において、前記掃除部材(1
8)は、駆動信号により励振される掃除用電気−機械変
換素子(18−1)と、前記掃除用電気−機械変換素子
と共に励振する掃除用弾性体(18−2)と、前記掃除
用弾性体に設けられ、前記相対運動部材に付着した付着
物を取り除く除去部材(18−3)と、を備えたことを
特徴とする。
【0014】請求項5の発明は、請求項1から請求項4
のいずれか1項に記載の超音波アクチュエータ駆動装置
において、前記電気−機械変換素子と前記掃除用電気−
機械変換素子とは、同一の駆動回路によって駆動される
ことを特徴とする。
のいずれか1項に記載の超音波アクチュエータ駆動装置
において、前記電気−機械変換素子と前記掃除用電気−
機械変換素子とは、同一の駆動回路によって駆動される
ことを特徴とする。
【0015】請求項6の発明は、請求項1から請求項5
のいずれか1項に記載の超音波アクチュエータ駆動装置
において、前記相対運動部材は、面状部材(21)であ
り、前記掃除部材(18A)は、前記相対運動部材の前
記弾性体側を掃除すること特徴とする。
のいずれか1項に記載の超音波アクチュエータ駆動装置
において、前記相対運動部材は、面状部材(21)であ
り、前記掃除部材(18A)は、前記相対運動部材の前
記弾性体側を掃除すること特徴とする。
【0016】
【作用】本発明によれば、相対運動部材は、弾性体と接
触する直前に、外部で付着したゴミ等の付着物が掃除部
材により取り除かれる。従って、相対運動部材と弾性体
との間に付着物が進入することがなくなり、駆動力や駆
動効率が低下することを防止できる。
触する直前に、外部で付着したゴミ等の付着物が掃除部
材により取り除かれる。従って、相対運動部材と弾性体
との間に付着物が進入することがなくなり、駆動力や駆
動効率が低下することを防止できる。
【0017】
(第1実施例)以下、図面等を参照して、実施例につ
き、さらに詳細に説明する。図1,図2は、本発明によ
る超音波アクチュエータ駆動装置の第1実施例を示した
外観図であって、図1は側面から見た図であり、図2
(a)は相対運動部材の駆動する方向から見た図であ
り、図2(b)は図1(a)の一点鎖線の箇所を切断し
た断面図である。
き、さらに詳細に説明する。図1,図2は、本発明によ
る超音波アクチュエータ駆動装置の第1実施例を示した
外観図であって、図1は側面から見た図であり、図2
(a)は相対運動部材の駆動する方向から見た図であ
り、図2(b)は図1(a)の一点鎖線の箇所を切断し
た断面図である。
【0018】この実施例の駆動装置は、弾性体11と、
圧電素子12、13と、駆動ローラ14と、補助ローラ
15と、第1加圧部材16と、第2加圧部材17と、掃
除部材18と、支持部材19とから構成されている。弾
性体11は、基礎部11aと、2つの駆動部11b,1
1cとを有し、その基礎部11aには、圧電素子12,
13が配置されている。駆動部11b,11cの先端に
は、摺動材11dが接合されている。
圧電素子12、13と、駆動ローラ14と、補助ローラ
15と、第1加圧部材16と、第2加圧部材17と、掃
除部材18と、支持部材19とから構成されている。弾
性体11は、基礎部11aと、2つの駆動部11b,1
1cとを有し、その基礎部11aには、圧電素子12,
13が配置されている。駆動部11b,11cの先端に
は、摺動材11dが接合されている。
【0019】圧電素子12,13は、電気エネルギ−を
機械エネルギ−に変換する電気−機械変換素子である。
なお、圧電素子の代わりに、電歪素子等を用いてもよ
い。この圧電素子12,13は、弾性体11の接合面に
接合されており、圧電素子12,13の励振により、弾
性体11に発生した縦振動L1モードと屈曲振動B4モ
ードの合成振動により、駆動面に楕円運動が発生する。
圧電素子12a,13aは、弾性体11の振動状態を検
出する機械−電気変換素子であり、駆動回路は、この検
出値をもとに好適な駆動状態に制御される。
機械エネルギ−に変換する電気−機械変換素子である。
なお、圧電素子の代わりに、電歪素子等を用いてもよ
い。この圧電素子12,13は、弾性体11の接合面に
接合されており、圧電素子12,13の励振により、弾
性体11に発生した縦振動L1モードと屈曲振動B4モ
ードの合成振動により、駆動面に楕円運動が発生する。
圧電素子12a,13aは、弾性体11の振動状態を検
出する機械−電気変換素子であり、駆動回路は、この検
出値をもとに好適な駆動状態に制御される。
【0020】駆動ローラ14は、弾性体11の駆動部1
1b,11cに加圧され、駆動部11b,11cに発生
した楕円運動により回転運動が生じ、相対運動部材20
へ駆動力を伝達するローラである。補助ローラ15は、
相対運動部材20の駆動に伴って発生する摩擦的な反力
を低減するためのローラである。第1加圧部材16は、
弾性体11を駆動ローラ14に加圧する部材である。緩
衝材16aは、加圧により弾性体11の振動の減衰を防
止するためのものであり、フェルト等の材料が好適に使
用される。第2加圧部材17は、相対運動部材20を駆
動ローラ14と補助ローラ15とによって挟み込みなが
ら加圧する部材である。掃除部材18は、相対運動部材
20の付着物を取り除く部材である。支持部材19は、
弾性体11と駆動ローラ14と補助ローラ15と第1及
び第2加圧部材16,17と掃除部材18を支持する部
材である。
1b,11cに加圧され、駆動部11b,11cに発生
した楕円運動により回転運動が生じ、相対運動部材20
へ駆動力を伝達するローラである。補助ローラ15は、
相対運動部材20の駆動に伴って発生する摩擦的な反力
を低減するためのローラである。第1加圧部材16は、
弾性体11を駆動ローラ14に加圧する部材である。緩
衝材16aは、加圧により弾性体11の振動の減衰を防
止するためのものであり、フェルト等の材料が好適に使
用される。第2加圧部材17は、相対運動部材20を駆
動ローラ14と補助ローラ15とによって挟み込みなが
ら加圧する部材である。掃除部材18は、相対運動部材
20の付着物を取り除く部材である。支持部材19は、
弾性体11と駆動ローラ14と補助ローラ15と第1及
び第2加圧部材16,17と掃除部材18を支持する部
材である。
【0021】相対運動部材20は、弾性体11の幅より
幅が小さい部材(例えば、線状部材)であり、駆動ロー
ラ14と補助ローラ15に挟み込まれて、駆動ローラ1
4から駆動力が伝達されることにより駆動される。
幅が小さい部材(例えば、線状部材)であり、駆動ロー
ラ14と補助ローラ15に挟み込まれて、駆動ローラ1
4から駆動力が伝達されることにより駆動される。
【0022】以上のような構成によると、圧電素子1
2,13は、駆動信号により励振されて、弾性体11の
駆動部11b,11cに楕円運動が生じ、弾性体11と
弾性体駆動面に加圧接触された駆動ローラ14との間に
駆動力が発生し、駆動ローラ14が回転する。駆動ロー
ラ14の回転に伴い、駆動ローラ14に加圧接触された
相対運動部材20が駆動される。
2,13は、駆動信号により励振されて、弾性体11の
駆動部11b,11cに楕円運動が生じ、弾性体11と
弾性体駆動面に加圧接触された駆動ローラ14との間に
駆動力が発生し、駆動ローラ14が回転する。駆動ロー
ラ14の回転に伴い、駆動ローラ14に加圧接触された
相対運動部材20が駆動される。
【0023】この実施例では、圧電素子12,13は、
図1(B)のように、分極されており、後述する図3
(A)のような2相の入力電圧A,Bが印加される。
図1(B)のように、分極されており、後述する図3
(A)のような2相の入力電圧A,Bが印加される。
【0024】図1に示すように、この超音波モータは、
2つの圧電素子12,13に高周波電圧A,Bを印加す
ることによって、屈曲振動と縦振動との複合振動を起こ
し、これにより駆動部11b,11cとの先端に楕円運
動を発生させ、駆動力を発生させる構成になっている。
ここで、Gはグランドである。また、2つの圧電素子1
2,13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し
ている。なお、2つの圧電素子12,13の分極は互い
に逆方向であってもよい。
2つの圧電素子12,13に高周波電圧A,Bを印加す
ることによって、屈曲振動と縦振動との複合振動を起こ
し、これにより駆動部11b,11cとの先端に楕円運
動を発生させ、駆動力を発生させる構成になっている。
ここで、Gはグランドである。また、2つの圧電素子1
2,13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し
ている。なお、2つの圧電素子12,13の分極は互い
に逆方向であってもよい。
【0025】図3(A)は、超音波モータに入力される
2相の高周波電圧A,Bの時間的変化をt1〜t9で示
している。図3(A)の横軸は、高周波電圧の実効値を
示している。図3(B)は、超音波モータの断面の変形
の様子を示し、超音波モータに発生する屈曲振動の時間
的変化(t1〜t9)を示している。図3(C)は、超
音波モータの断面の変形の様子を示し、超音波モータに
発生する縦振動の時間的変化(t1〜t9)を示してい
る。図3(D)は、超音波モータの突起部11b,11
cとに発生する楕円運動の時間的変化(t1〜t9)を
示している。
2相の高周波電圧A,Bの時間的変化をt1〜t9で示
している。図3(A)の横軸は、高周波電圧の実効値を
示している。図3(B)は、超音波モータの断面の変形
の様子を示し、超音波モータに発生する屈曲振動の時間
的変化(t1〜t9)を示している。図3(C)は、超
音波モータの断面の変形の様子を示し、超音波モータに
発生する縦振動の時間的変化(t1〜t9)を示してい
る。図3(D)は、超音波モータの突起部11b,11
cとに発生する楕円運動の時間的変化(t1〜t9)を
示している。
【0026】次に、この実施例の超音波モータの動作
を、時間的変化(t1〜t9)ごとに説明する。時間t
1において、図3(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3(B)に示すように、高周波電圧
A,Bによる屈曲運動は互いに打ち消し合い、質点Y1
とZ1とが振幅零となる。また、図3(C)に示すよう
に、高周波電圧A,Bによる縦振動は伸張する方向に発
生する。質点Y2と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長を示す。その結果、図3
(D)に示すように、上記両振動が複合され、質点Y1
とY2との運動の合成が質点Yの運動となり、また、質
点Z1とZ2との運動の合成が質点Zの運動となる。
を、時間的変化(t1〜t9)ごとに説明する。時間t
1において、図3(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3(B)に示すように、高周波電圧
A,Bによる屈曲運動は互いに打ち消し合い、質点Y1
とZ1とが振幅零となる。また、図3(C)に示すよう
に、高周波電圧A,Bによる縦振動は伸張する方向に発
生する。質点Y2と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長を示す。その結果、図3
(D)に示すように、上記両振動が複合され、質点Y1
とY2との運動の合成が質点Yの運動となり、また、質
点Z1とZ2との運動の合成が質点Zの運動となる。
【0027】時間t2において、図3(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3(B)に示すように、高周波電圧Aに
よる屈曲運動が発生し、質点Y1が正方向に振幅し、質
点Z1が負方向に振幅する。また、図3(C)に示すよ
うに、高周波電圧Aによる縦振動が発生し、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
3(D)に示すように、上記両振動が複合され、質点Y
とZとが時間t1のときよりも右回りに移動する。
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3(B)に示すように、高周波電圧Aに
よる屈曲運動が発生し、質点Y1が正方向に振幅し、質
点Z1が負方向に振幅する。また、図3(C)に示すよ
うに、高周波電圧Aによる縦振動が発生し、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
3(D)に示すように、上記両振動が複合され、質点Y
とZとが時間t1のときよりも右回りに移動する。
【0028】時間t3において、図3(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3(B)に示すよ
うに、高周波電圧A及びBによる屈曲運動が合成されて
増幅され、質点Y1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。質点Z1が時間t2
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。また、図3(C)に示すように、高周波電圧A及び
Bによる縦振動が互いに打ち消しあい、質点Y2とZ2
とが元の位置に戻る。その結果、図3(D)に示すよう
に、上記両振動が複合され、質点YとZとが時間t2の
ときよりも右回りに移動する。
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3(B)に示すよ
うに、高周波電圧A及びBによる屈曲運動が合成されて
増幅され、質点Y1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。質点Z1が時間t2
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。また、図3(C)に示すように、高周波電圧A及び
Bによる縦振動が互いに打ち消しあい、質点Y2とZ2
とが元の位置に戻る。その結果、図3(D)に示すよう
に、上記両振動が複合され、質点YとZとが時間t2の
ときよりも右回りに移動する。
【0029】時間t4において、図3(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3(B)に示すように、高周波電圧Bに
よる屈曲運動が発生し、質点Y1は時間t3のときより
も振幅が低下し、質点Z1時間t3のときよりも振幅が
低下する。また、図3(C)に示すように、高周波電圧
Bによる縦振動が発生し、質点Y2とZ2が収縮する。
その結果、図3(D)に示すように、上記両振動が複合
され、質点YとZとが時間t3のときよりも右回りに移
動する。
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3(B)に示すように、高周波電圧Bに
よる屈曲運動が発生し、質点Y1は時間t3のときより
も振幅が低下し、質点Z1時間t3のときよりも振幅が
低下する。また、図3(C)に示すように、高周波電圧
Bによる縦振動が発生し、質点Y2とZ2が収縮する。
その結果、図3(D)に示すように、上記両振動が複合
され、質点YとZとが時間t3のときよりも右回りに移
動する。
【0030】時間t5において、図3(A)に示すよう
に、高周波電圧Aは負の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Bは同一の負の電圧を発生する。図3(B)に示すよ
うに、高周波電圧A,Bによる屈曲運動は互いに打ち消
し合い、質点Y1とZ1とが振幅零となる。また、図3
(C)に示すように、高周波電圧A,Bによる縦振動は
収縮する方向に発生する。質点Y2と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3(D)に示すように、上記両振動が複合さ
れ、質点YとZとが時間t4のときよりも右回りに移動
する。
に、高周波電圧Aは負の電圧を発生し、同様に高周波電
圧Bは同一の負の電圧を発生する。図3(B)に示すよ
うに、高周波電圧A,Bによる屈曲運動は互いに打ち消
し合い、質点Y1とZ1とが振幅零となる。また、図3
(C)に示すように、高周波電圧A,Bによる縦振動は
収縮する方向に発生する。質点Y2と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3(D)に示すように、上記両振動が複合さ
れ、質点YとZとが時間t4のときよりも右回りに移動
する。
【0031】時間t6〜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縦振動が発生し、その
結果、図3(D)に示すように、質点Y及び質点Zが右
回りに移動し、楕円運動をする。以上の原理により、こ
の超音波アクチュエータ駆動装置は、突起部11a,1
1bとの先端に楕円運動を発生させ、駆動力を発生させ
る構成となっている。従って、突起部11b,11cの
先端を相対運動部材20に加圧すると、弾性体11は、
相対運動部材20を移動させる。
上述の原理と同様に屈曲振動及び縦振動が発生し、その
結果、図3(D)に示すように、質点Y及び質点Zが右
回りに移動し、楕円運動をする。以上の原理により、こ
の超音波アクチュエータ駆動装置は、突起部11a,1
1bとの先端に楕円運動を発生させ、駆動力を発生させ
る構成となっている。従って、突起部11b,11cの
先端を相対運動部材20に加圧すると、弾性体11は、
相対運動部材20を移動させる。
【0032】このときに、掃除部材18は、超音波アク
チュエータ駆動装置の外部で相対運動部材20(線状部
材)に付着した付着物を取り除く。従って、駆動ローラ
14と相対運動部材20との間又は駆動ローラ14と弾
性体11との間に、相対運動部材20に付着した付着物
が進入することがなくなり、駆動力や駆動効率が低下す
ることを防止できる。
チュエータ駆動装置の外部で相対運動部材20(線状部
材)に付着した付着物を取り除く。従って、駆動ローラ
14と相対運動部材20との間又は駆動ローラ14と弾
性体11との間に、相対運動部材20に付着した付着物
が進入することがなくなり、駆動力や駆動効率が低下す
ることを防止できる。
【0033】図4は、第1実施例に係る掃除部材を説明
する図である。掃除部材18は、駆動信号により励振さ
れる掃除部圧電素子18−1と、掃除部圧電素子18−
1と共に励振する掃除部弾性体18−2と、掃除部弾性
体18−2に設けられ、線状の相対運動部材20に付着
した付着物を取り除くブラシ状の除去部18−3とから
構成される。
する図である。掃除部材18は、駆動信号により励振さ
れる掃除部圧電素子18−1と、掃除部圧電素子18−
1と共に励振する掃除部弾性体18−2と、掃除部弾性
体18−2に設けられ、線状の相対運動部材20に付着
した付着物を取り除くブラシ状の除去部18−3とから
構成される。
【0034】掃除部圧電素子18−1は、駆動信号によ
り励振され、その励振に伴い掃除部弾性体18−2が励
振される。掃除部弾性体18−2の励振により、除去部
18−3が振動し、相対運動部材20に付着した付着物
が除去される。この実施例では、除去部18−3を超音
波振動させたために、相対運動部材20が除去部18−
3を通過するときに生じる摩擦抵抗が減少する。また、
除去部18−3を振動させたことにより、除去効果も向
上する。なお、本実施例では、掃除部材18の除去を超
音波振動により駆動するようにしたが、超音波振動をさ
せなくても付着物を除去する効果は生じる。
り励振され、その励振に伴い掃除部弾性体18−2が励
振される。掃除部弾性体18−2の励振により、除去部
18−3が振動し、相対運動部材20に付着した付着物
が除去される。この実施例では、除去部18−3を超音
波振動させたために、相対運動部材20が除去部18−
3を通過するときに生じる摩擦抵抗が減少する。また、
除去部18−3を振動させたことにより、除去効果も向
上する。なお、本実施例では、掃除部材18の除去を超
音波振動により駆動するようにしたが、超音波振動をさ
せなくても付着物を除去する効果は生じる。
【0035】図5は、第1実施例による超音波アクチュ
エータ駆動装置の駆動回路を示すブロック図である。発
振器31は、弾性体11と圧電素子12,13から構成
される振動体の1次の縦振動モードと4次の屈曲振動モ
ードに相当する周波数の信号を発振するためのものであ
る。発振器31の出力は分岐して、一方の出力は、増幅
器33によって増幅された後に、A相電圧として、圧電
素子12及び掃除部圧電素子18−1の電極に入力され
る。また、分岐した他方の出力は、移相器32に接続さ
れており、この移相器32によって、A相電圧とはπ/
2だけ位相をずらしてB相電圧とした後に、増幅器34
を介して、圧電素子13の電極に入力される。
エータ駆動装置の駆動回路を示すブロック図である。発
振器31は、弾性体11と圧電素子12,13から構成
される振動体の1次の縦振動モードと4次の屈曲振動モ
ードに相当する周波数の信号を発振するためのものであ
る。発振器31の出力は分岐して、一方の出力は、増幅
器33によって増幅された後に、A相電圧として、圧電
素子12及び掃除部圧電素子18−1の電極に入力され
る。また、分岐した他方の出力は、移相器32に接続さ
れており、この移相器32によって、A相電圧とはπ/
2だけ位相をずらしてB相電圧とした後に、増幅器34
を介して、圧電素子13の電極に入力される。
【0036】掃除部圧電素子18−1に印加する駆動信
号は、掃除部弾性体18−2と超音波アクチュエータの
弾性体11との共振周波数をほぼ同じにすることによ
り、超音波アクチュエータに印加する駆動信号の発生部
と掃除部材18に印加する駆動信号の発生部とを共通に
することができ、これにより駆動回路を簡略化すること
ができる。なお、掃除部圧電素子18−1に印加する駆
動信号は、超音波アクチュエータに印加する駆動信号と
別にしてもよい。
号は、掃除部弾性体18−2と超音波アクチュエータの
弾性体11との共振周波数をほぼ同じにすることによ
り、超音波アクチュエータに印加する駆動信号の発生部
と掃除部材18に印加する駆動信号の発生部とを共通に
することができ、これにより駆動回路を簡略化すること
ができる。なお、掃除部圧電素子18−1に印加する駆
動信号は、超音波アクチュエータに印加する駆動信号と
別にしてもよい。
【0037】(第2実施例)図6は、本発明による超音
波アクチュエータ駆動装置の第2実施例を示した外観図
である。なお、前述した第1実施例と同様な機能を果た
す部分には、同一の符号を付して重複する説明を適宜省
略する。第1実施例では、線状の相対運動部材を駆動す
る場合について説明したが、第2実施例は、相対運動部
材が線状でない場合、例えば、紙状や平板状の場合の例
である。
波アクチュエータ駆動装置の第2実施例を示した外観図
である。なお、前述した第1実施例と同様な機能を果た
す部分には、同一の符号を付して重複する説明を適宜省
略する。第1実施例では、線状の相対運動部材を駆動す
る場合について説明したが、第2実施例は、相対運動部
材が線状でない場合、例えば、紙状や平板状の場合の例
である。
【0038】相対運動部材21は、紙状又は平板状であ
り、駆動ローラ14と補助ローラ15に挟み込まれ、駆
動ローラ14から駆動力が伝達されることにより駆動さ
れる。第2実施例では、補助ローラ15側の相対運動部
材21の面の付着物は性能低下にほとんど影響がないた
めに、駆動ローラ14側の面のみの付着物を除去するよ
うに除去部18Aを設けるようにした。
り、駆動ローラ14と補助ローラ15に挟み込まれ、駆
動ローラ14から駆動力が伝達されることにより駆動さ
れる。第2実施例では、補助ローラ15側の相対運動部
材21の面の付着物は性能低下にほとんど影響がないた
めに、駆動ローラ14側の面のみの付着物を除去するよ
うに除去部18Aを設けるようにした。
【0039】以上説明した実施例に限定されず、種々の
変形や変更が可能であって、それらも本発明に含まれ
る。本実施例では、相対運動部材の付着物を除去する部
材として、ブラシ状の除去部材を用いたが、スポンジ等
の部材に圧接することによって、付着物を除去してもよ
い。また、ブラシやスポンジ等の部材を設けなくても、
空気を吹き付けることにより、付着物を吹き飛ばして除
去する方法など、相対運動部材に付着した付着物を除去
する方法ならどのような方法でもよい。
変形や変更が可能であって、それらも本発明に含まれ
る。本実施例では、相対運動部材の付着物を除去する部
材として、ブラシ状の除去部材を用いたが、スポンジ等
の部材に圧接することによって、付着物を除去してもよ
い。また、ブラシやスポンジ等の部材を設けなくても、
空気を吹き付けることにより、付着物を吹き飛ばして除
去する方法など、相対運動部材に付着した付着物を除去
する方法ならどのような方法でもよい。
【0040】また、電気機械変換素子として、圧電体の
例で説明したが、電歪素子であってもよい。さらに、振
動モードとして、L1−B4モードの振動を例に説明し
たが、L1−B2,L1−B6,L2−B4などの他の
モードを使用するようにしてもよい。さらにまた、弾性
体側を固定して、相対運動部材を移動させ例で説明した
が、相対運動部材を固定して、自走式としてもよい。
例で説明したが、電歪素子であってもよい。さらに、振
動モードとして、L1−B4モードの振動を例に説明し
たが、L1−B2,L1−B6,L2−B4などの他の
モードを使用するようにしてもよい。さらにまた、弾性
体側を固定して、相対運動部材を移動させ例で説明した
が、相対運動部材を固定して、自走式としてもよい。
【0041】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、外
部で相対運動部材に付着したゴミ等の付着物を掃除部材
により取り除くようにしたので、相対運動部材又は弾性
体に接触する接触部材と弾性体との間に、付着物の進入
することがなくなり、駆動力や駆動効率が低下すること
を防止できる、という効果がある。
部で相対運動部材に付着したゴミ等の付着物を掃除部材
により取り除くようにしたので、相対運動部材又は弾性
体に接触する接触部材と弾性体との間に、付着物の進入
することがなくなり、駆動力や駆動効率が低下すること
を防止できる、という効果がある。
【図1】本発明による超音波アクチュエータ駆動装置の
第1の実施例を示した外観図(側面図)である。
第1の実施例を示した外観図(側面図)である。
【図2】第1実施例にかかる超音波アクチュエータ駆動
装置の外観図(相対運動部材の駆動する方向から見た図
および図1(a)の一点鎖線手の箇所を切断した断面
図)である。
装置の外観図(相対運動部材の駆動する方向から見た図
および図1(a)の一点鎖線手の箇所を切断した断面
図)である。
【図3】第1の実施例にかかる超音波アクチュエータ駆
動装置の駆動動作を説明する図である。
動装置の駆動動作を説明する図である。
【図4】第1実施例にかかる超音波アクチュエータ駆動
装置の掃除部材を説明する図である。
装置の掃除部材を説明する図である。
【図5】第1実施例にかかる超音波アクチュエータ駆動
装置の駆動回路を示すブロック図である。
装置の駆動回路を示すブロック図である。
【図6】本発明による超音波アクチュエータ駆動装置の
第2の実施例を示した模式図である。
第2の実施例を示した模式図である。
【図7】リニア型超音波モータの従来例を示す図であ
る。
る。
【図8】異形縮退縦L1−屈曲B4モード・平板モータ
の一例を示す模式図である。
の一例を示す模式図である。
11 弾性体 12、13 圧電素子 14 駆動ローラ 15 補助ローラ 16 第1加圧部材 17 第2加圧部材 18 掃除部材 19 支持部材 20 相対運動部材 31 発振部 32 移相部 33、34 増幅部
Claims (6)
- 【請求項1】 駆動信号により励振される電気−機械変
換素子と;前記電気−機械変換素子が接合され、その電
気−機械変換素子の励振により駆動部に楕円運動又は進
行性振動波を生じる弾性体と;前記弾性体の駆動部に加
圧接触する相対運動部材と;前記相対運動部材に付着し
た付着物を取り除く掃除部材と;を含む超音波アクチュ
エータ駆動装置。 - 【請求項2】 駆動信号により励振される電気−機械変
換素子と;前記電気−機械変換素子が接合され、その電
気−機械変換素子の励振により駆動部に楕円運動を生じ
る弾性体と;前記弾性体の駆動部に加圧され、その駆動
部の楕円運動により回転運動が生ずる駆動ローラと;前
記駆動ローラの回転が伝達される相対運動部材と;前記
駆動ローラの反対側の面で前記相対運動部材に接触し、
その相対運動部材の移動に伴って発生する摩擦的な反力
を低減する補助ローラと;前記弾性体を前記駆動ローラ
に加圧する第1加圧部材と;前記相対運動部材を前記補
助ローラと前記駆動ローラとによって挟み込みながら加
圧する第2加圧部材と;前記相対運動部材に付着した付
着物を取り除く掃除部材と;を含む超音波アクチュエー
タ駆動装置。 - 【請求項3】 請求項1又は請求項2記載の超音波アク
チュエータ駆動装置において、 前記掃除部材は、超音波振動することを特徴とする超音
波アクチュエータ駆動装置。 - 【請求項4】 請求項3記載の超音波アクチュエータ駆
動装置において、 前記掃除部材は、 駆動信号により励振される掃除用電気−機械変換素子
と;前記掃除用電気−機械変換素子と共に励振する掃除
用弾性体と;前記掃除用弾性体に設けられ、前記相対運
動部材に付着した付着物を取り除く除去部材と;を備え
たことを特徴とする超音波アクチュエータ駆動装置。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4のいずれか1項に
記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、 前記電気−機械変換素子と前記掃除用電気−機械変換素
子とは、同一の駆動回路によって駆動されることを特徴
とする超音波アクチュエータ駆動装置。 - 【請求項6】 請求項1から請求項5のいずれか1項に
記載の超音波アクチュエータ駆動装置において、 前記相対運動部材は、面状部材であり、 前記掃除部材は、前記相対運動部材の前記弾性体側を掃
除することを特徴とする超音波アクチュエータ駆動装
置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6204984A JPH0870585A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 超音波アクチュエータ駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6204984A JPH0870585A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 超音波アクチュエータ駆動装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0870585A true JPH0870585A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=16499552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6204984A Pending JPH0870585A (ja) | 1994-08-30 | 1994-08-30 | 超音波アクチュエータ駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0870585A (ja) |
-
1994
- 1994-08-30 JP JP6204984A patent/JPH0870585A/ja active Pending
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