JPS5893477A - 圧電モ−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】 本発明は圧電モータに関し、特に駆動方神Ｊを必要に応
じて任意に切換えることができるようにしたものである
。

圧電モータ祉圧電セラミック、圧電結晶体等の圧電倖料
でなる振動子の逆圧電効果を利用し、振動子に電圧をか
けたときに生ずる伸縮力によって駆動出力都窪を直線連
動又は回転運動させ、かくして機械的出力を発生するも
ので、この機械的出力の運動方向を切シ換える構成とし
て従来第１図の構成が考えられていた。

すなわち第１図の場合左右方向に電融運動又は回転連動
できる駆動出力部接電）の表面し）に当接できるように
例えは圧電セラミックでなる２つの振動子（３）及び（
４）か設けちれている。各振動子（３）及び（４）は一
端を同定５（５）及び（６）に同定され九例えに板状の
圧電社゛、料でなり、厚味方向にみて互いに対向する面
に附漕された電極板（３Ａ）、（３Ｂ）及び（４Ａ×（
４Ｂ）を例えば正弦波出力電圧を送出する電源（７）及
び（８）に接続することによ）振動子（３）及び（４）
が縦方向に伸＃伽動するようになされている。

第１園におりて右費の振動子（３）株その縦方向の仮想
１１ｊＬ１　が左上側から右下方へ駆動出力都庁（１）
の表１ｆｉａ＞と斜交するように配設され、これにより
振動子（３）が伸長したとき先端を表面（２）に当接さ
せてこの表面（２）従って駆動出力部枠（１）を右方に
押しやり、この伸長状態から振動子（３）が短縮したと
き先端を表Ｉｔ（２）から離間させてこの表面（２）従
って駆動出力部）１）には何ら駆動力を与えないように
なされている。

なおこのように片持ち支持された振動子（３）が表面（
２）に対して斜交する方向に伸縮する場合、振動子（３
）の先端の面（２）と接触する点Ｐ１　　の運動軌跡は
第２図に示す如くほぼ楕円を描く。因みに振動子（３）
がＩＪｊｉｉ縮状態にあるとき接触点Ｐ１　が位置に１
　にあるとすると、振動子（３）が伸長し始めると接触
点Ｐ１　はループａ１　　を通って位ｆＩｔＫ２　の方
へ斜め下方に移動して行く。接触点Ｐ１　　がｌ１ｋｌ
（２）に到達すると、もはや楕円上のループＩＬ２　へ
は行けないので接触点Ｐ１　は面（２）に沿うループ＆
３を通って右方へ移動する。このとき振動子（３）の先
端部は接触点Ｐ１　の位置で強く向（２）に押し付けら
れ、その摩擦によって面（２）を右方に押しやる。やが
て振動子（３）が伸び切った後短縮し始めると接触点Ｐ
１　は位置に３　において面（２）と離れ、振動子（３
）が蝮絹するとこれに応じて楕円上のループａ３　　を
通って左上方の原位置に１　に後締して行く。

このようにして接触点Ｐ１　は面（２）に接触している
間駆動出力部偕゛（１）を右方に押しやシ、面（２）と
畷れている図面ｅ）従って駆動出力部１′（１）に力を
与えないようにできる。そして接触点Ｐ□　が面（２）
に接触、している開動動子（３）にＦｉ縦振動方向に対
して直交する方向に応力が与えられることによりｅ振動
成分が生じ、これによシ引き続き楕円軌跡を通る振動を
続けることになる。従って駆動出力Ｓ作（１）は振動子
（３）が１回振動するごとに位ｔＫ２〜に、の長さだけ
右方に駆動される。

これに対して右側の振動子（４）Ｌその縦方向の仮想＆
Ｌ２が第１図において右上個から左下方へ駆動出力部し
く１）の表面（２）と斜交するように配設されたことを
除いて上述の振動子（３）と同様にして駆動され、これ
によシ駆動出力部Ｇ’（１）は振動子（４）が１−振動
するととに第２図の位置に２〜に、に相当する最さだ轄
左方に駆動される。

依って第１ＩＩの構成によれは、駆動出力部片（１）を
右方に送るときは振動子（荀を非動作状態にしてこＯ振
動子（４）を面（２）から離した状態にして振動子（３
）を動作させ、これに対して駆動出力部片（１）を左方
に送るときは振動子０）を非動作状態にしてこの振動子
（３）を面ｅ）から離した状態にして振動子（４）を動
作させ、かくして駆動出力ｓＩ゛（１）の駆動方向を切
換えることができる。

しかし第１図の従来の構成によると、駆動出力ＩＳ＆（
１）０運動方向に応じて２つの振動子（３）及び（４）
と、振動動作させるための関連機構とを別個に２組用意
しなゆればならず、全体としての構成が複１１１１Ｋな
るを避は得ない。また駆動出力部Ｗ（１）の面＠０２点
に対して２つの振動子（３）及び（４）を所定の方向に
向くように配設しな轄れはならないため駆動出力部Ｉ”
（１）に接触する振動子の周シに比較的広いスペースが
必要となル、従って全体として小型な七−一を得ようと
する場合に一定の限度があつた。

本発明滅以上の点を考慮してなされたもので、駆動出力
部片゛の面に接触する振動部として１個設けるだ１で駆
動出力部片の駆動方向を必要に応じて任意に切シ換える
ことができる圧電モータを提案しようとするものである
。

以下図面について本発明に依る圧電モータの一実施例を
詳述する。

第３図において、（１５）　Ｆｉ振動部で、固定部（１
６）の下面（１７）から下方にほは平行に一下支持され
る一対の振動子（１８）及び（１９）を有する。振動子
（１８）及び（１９）は互いに同じ判質、寸法、特性を
有する圧ｔＩＲ料で構成され、それぞれの下方道端に振
動片（２ｏ）が橋架されている。振動片（２１Ｊ）は振
動子（１８）及び（１９）の遊端間に橋架される橋架板
（２１）と、こＯ橋架板（２１）の下面から下方に突出
する央出子（２２）とからなシ、央出子（２２）の先端
が駆動出力部＆　（２３）の表面（２４）と所定の間隙
をもって対向するように振動子（１８）及び（１９）が
固定部（１６）に散付けられる。

振動子（１８）及び（１９）の電極板（１８Ａ）、（１
８Ｂ）及び（１９Ａ）、（１９Ｂ）ｔｃＩＩｉ駆動制御
回路（２５）から互いに９０　度の位相差をもつ電圧出
力Ｅ１及びＥ、が与えられ、この電圧出力Ｅ、及びＥ２
の相対的位相の迩み又は遅れを例えは切換スイッチ（２
６）を切シ換えることによって変更できるようになされ
、かくして振動片（２ｏ）の振動モードを変更すること
により、振動片（２０）による駆動出力部！￥　（２３
）の駆動方向を切シ換えることができるようになされて
いる。

以上の構ａにおいて、スイッチ（２６）を圧送シ側接Ａ
２６Ｌに切り換えたとき第１の振動子（１８）は回路（
２５）から与えられる電圧出力ＥＬ　によって第４図人
に示すように時点ｔ。において自然長の長さとなってい
る状態から、伸長して行く過程（時点１、）と、最長の
長さになった後短縮して行く過程（時点１２）と、さら
に短縮して自然長よ）短かくなって行く過程（時点ｔ３
）と、最短の長さになつ九後伸長して行く過程（時点ｔ
４′）とｆ：順次経、過しで１１４　ｔ、において自然
長の長さの原状ｌＩＫ戻るように＆動し、その長さの変
化にはは正弦波形を描く。

これに対して第２の振動子（１９）の長さは回路（２５
）から与えられる電圧出力Ｅ、　Ｋよって第４図ＢＫ示
すように第１の振動子（１８）の長さの変化に対して９
０°位相が遅れたように変化し、時点ｔ。において最短
の長さに短縮している状態から、自然長の長さに伸長し
て行く過程（時点１１）と、さらにき然長よ〕伸長して
行く過１！（時点１．）と、最長の長さＫなった後短縮
して行く逼１ｉ！（時点１．）と、さらに短縮して自然
長よ〕短かくなって行く過程（時点ｔ５）とを順次経過
して時点１ｓ　　において最短に短縮した状態に戻るよ
うに振動する。

このとき振動片（２０）は各時点において第１及び第２
の振動子（１８）及び（１９）の伸長、短縮の程度に応
じて央出したシ傾いた夛し、これにより振動片＠）の突
出子（２２）の先端が第５図に示すようには埋喬厘平面
内において楕円軌跡を描くように移動する。すなわ′ち
時点ｔｉ　では第１の振動子（１８）が伸長しかつ第２
の振動子（橡が短縮しているので突出子（２２）　ａ第
５図において右方に傾いて右餉位ｔＫｕＫ来る。その後
の時点ｔ２　では第１及び第２０＆動子（１８）及び（
１９）が共に伸長しているので突出子（２２）は振動子
（１８）及び（１９）の中央位置において下方に低下し
てはぼ中央下側位置に□２に来る。

その稜Ｏ時点ｔ３　では第１の振動子（１８）が短縮し
かつ第２の振動子（１９）が伸長しているので突出子（
２２）は左方に傾いて右側位置に１Ｂに来る。その後の
時点ｔ４　では第１及び第２の振動子（１８）及び（１
９）か共Ｋｍ縮しているので突出子（２２）は振動子（
１８）及び（１９）の中央位置において上方に上昇して
はは中央下側位置に１４に来る。その後時点ｔ、を通っ
て時点ｔ。Ｋついて上述した原状態に戻る。

従って突出子（？２）は第５図に示す如く時計方向に回
転する楕円軌跡を描くことになる。そこでこの楕円軌勢
内に入るように駆動出力部４’ｔ’　（２３）を配設す
れｄ１央出子（２２）は駆動出力部Ｑ−（２３）の表面
（２４）に癲袈し喪状態になったときループ’１１を通
らずに表面（２４’）　Ｋ沿ったループａ□２を通って
右側から左方へ移動し、これによｊｌＪｋ動出力部’Ｄ
’（Ｚ３）を左方に押しやることになる。

かかる動作状態から切換スイッチ（Ｘ３）を右送シ＠級
点（２６Ｒ）に切シ換えると、第１及び第２の振動子（
１８）及び（１９）に対する電圧出力Ｅ８　及びＥ２０
位相関係が変って電圧出力Ｅ２　の位相が電圧出力Ｅ１
　の位相に対して９０　　進み、これによシ第２の振動
子（１９）の位置の変化（第６図Ｂ）の位相か第１の振
動子（１８）の位置の変化（第４図人）の位相よシ９０
度進ｔｒことになる。しかるに第′４図の時点ｔ０〜ｔ
５に対応させてとった第６図の時点ｔ０〜ｔ、に訃ける
第１及び第２０振動子（１８）及び（１９）の状態を考
えると、時点ｔ１　では第１の振動子（１８）が短縮し
かつ第２の振動子（１９）が伸長しているので突出子（
２２）は第５図において左方に傾い九左儒位置に１３に
来る。その後の時点ｔ、では第１及び第２の振動子（１
８）及び（１９）が共に伸長しているので突出子（２２
）はほぼ中央下側位置に１２に来る。

その後の時点ｔ３　では第１Ｃ）振動子（１８）が伸長
しかつ第２の振動子（１９）が４１ｉｋシているので突
出子（２２）は右方に傾いて右側位置に□１に来る。そ
の後の時点ｔ、でｉｔ第１及び第２の振動子’　（１８
）及び（１９）が共に短縮しているので突出子（２２）
はほぼ中央上側位置に１４に来る。

従ってこのとき突出子（２２）は第５図について上述し
九のとは逆に反時計方向に回転する楕円軌跡を描き、こ
れによ〉突出子（２２）は駆動出力部桟゛（２３）を右
方に押しやることになる。

このようにして第３図の構成の圧電モータを用いれは、
必要に応じて切換スイッチ（２６）を切換操作すること
によシ第７Ｅに示す如くこれに応じて振動部（１５）に
よる駆動出力部４１’　（Ｄ）の駆動方向を切換えるこ
とができる。

なお上述においては振動部（１５）を２つの振動子を用
いてＩＩＪＩＥ　Ｌ、これによシ突出子を垂直面内で移
動させるようにした一合について述べたが、例えば３つ
の振動子を用いて突出子を三次元空間を移動させるよう
Ｋする勢複数の振動子を用いるようにしても棗い。

まえ上述においては振動子（１８）及び（１９）の樗質
、寸法、特性が同じ圧電桟゛科を用いて構成したがこれ
に代え、相違させるようにしても良い、また振動片の構
造は上述の構造に＠らず簀は複数の振動子間に橋架され
て各振動子の伸縮に応じて突出子を駆動出力部伐゛に対
して接触駆動できるようにしたものであれと良い。

以上のように本発明に依れば、駆動出力ｓ粍・に接触す
る振動部を１個設けるだけで駆動出力部材゛の駆動方向
を必要に応じて任意に切ｐ換えることができ、従って駆
動出力部れ°に接触する振動子胸シの構成を簡易小型化
し得る圧電モータを容易に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の圧電モータを示す路線的ｌｌ１Ｉ８ｎ図
、第２図はその振動子の振動軌跡を示す略１ＩｉＩ図、
第３図紘本発明に依る圧電モータの一実施例を示す路線
的側面図、第４図は左送〉時の振動子の動作を示す曲線
図、第５図は七の各時点における振動片の動作會示す路
線図、第６図祉右送シ時の振動子の動作を示す曲線図、
・＃１７１Ｉｌは振動部による駆動出力部檎の駆動状態
を示す路線的側面図で多゛る。 第　３　図 〃Ｒ ２６乏 ６１ ｔＥ２ ／６　　＋ｔｈ　　Ｒｆｉ　　艶Ｊ １情 ）５ −り ／ｐ 牛　４　＠ 茶　６　園 第７　図 手続着正書 ＠　＠　５７年　ＡＡ２８Ｂ 特許Ｈ長官島田春樹殿 り事件Ｏ表示 昭和回部　轡　許　願［１ｇ９７２６号１発＠Ｏ名称 圧電毫−タ 龜補正ｔすゐ者 事件とＯ関係　　譬許出願人 住所　東京部品用区北品用６丁目７香易号４、代理人（
〒１４１） 住所　東京部品用区北品用６丁目７番易号弔　３　＠

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 互いに所定の間隔を保って片持ち支持された複数の振動
   子と、上記複数の振動子間に橋架されかつ駆動出力部桟
   ゛に接触して当該駆動出力部扶“を駆動し得る振動片と
   、上記複数の振動子に対して互いに所定の位相差をもつ
   電圧出力をそれぞれ与えて上記振動子を所定の振動モー
   ドで伸縮動作させることによシ上記振動片を介して上記
   躯剛出力部桟°を駆動させると共に上記位相差を切シ換
   えるととにより上記振動子の振動モードを変吏させて上
   記振動片の上記駆動出力部桟°に対する躯動力向を切夛
   換える駆動開−回路とを具えることを特徴とする圧電モ
   ータ。