圧電アクチュエータ
【課題】圧電アクチュエータの駆動効率を簡易な構成で向上させることにある。
【解決手段】立方体形状のステータ１１には軸方向に貫通する貫通孔１２が形成されており、貫通孔１２には直進往復動自在にシャフト１３が装着される。ステータ１１のそれぞれの外周面には振動源である圧電セラミックス１４が設けられて、圧電セラミックス１４の外面に軸方向に２つの電極１５，１６が形成されるとともに、圧電セラミックス１４の内側がステータ１１を介して接地される。それぞれの電極１５，１６に相互に位相の異なる交流電圧が印加されると、貫通孔１２の内周面に軸方向の楕円運動が形成されてシャフト１３が軸方向に摩擦駆動される。シャフト１３には中心方向に切り込まれたスリット２３が形成されており、このスリット２３がシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面との摩擦接触圧を設定する設定部となっている。
【解決手段】立方体形状のステータ１１には軸方向に貫通する貫通孔１２が形成されており、貫通孔１２には直進往復動自在にシャフト１３が装着される。ステータ１１のそれぞれの外周面には振動源である圧電セラミックス１４が設けられて、圧電セラミックス１４の外面に軸方向に２つの電極１５，１６が形成されるとともに、圧電セラミックス１４の内側がステータ１１を介して接地される。それぞれの電極１５，１６に相互に位相の異なる交流電圧が印加されると、貫通孔１２の内周面に軸方向の楕円運動が形成されてシャフト１３が軸方向に摩擦駆動される。シャフト１３には中心方向に切り込まれたスリット２３が形成されており、このスリット２３がシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面との摩擦接触圧を設定する設定部となっている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトを直進駆動または回転駆動する圧電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
被駆動部材を回転駆動するために回転型の超音波モータが使用され、被駆動部材を直進駆動するためにリニア型の超音波モータが使用されている。これらのアクチュエータは、振動体の弾性振動を摩擦力により被駆動部材の運動に変換して被駆動部材を駆動するようにしている。振動体は金属等の弾性体とこれに貼り合わされる圧電素子とにより形成されており、超音波モータは圧電アクチュエータとも言われる。
【０００３】
回転型の圧電アクチュエータとしては、外周部に振動体が設けられた円板形状の固定子と、振動体に接触するロータが設けられた回転軸とを有する超音波モータが特許文献１に記載されている。リニア型の圧電アクチュエータとしては、複数の突起が設けられた直線帯状弾性体を圧電振動子により振動させ、突起に配置された移動体を直進駆動するようにしたリニアモータが特許文献２に記載されている。
【０００４】
超音波モータには、交流電圧を圧電素子に印加してその弾性振動により被駆動部材を駆動する定在波方式と、所定の位相差を持った交流電圧を一対の圧電素子に印加してその弾性振動で発生した進行波により被駆動部材を駆動する進行波方式とがある。進行波方式の超音波モータでは、被駆動部材の表面の楕円運動により摩擦駆動されて被駆動部材は進行波の進行方向とは逆向きに駆動される。
【特許文献１】特開平２−１５９９８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２１１６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
進行波方式の超音波モータは、進行波の進行に伴う振動体の表面の楕円運動により移動体を摩擦駆動しており、この摩擦力を効率良く移動体に作用させるために回転型の圧電アクチュエータにおいては特許文献１に記載されるように皿ばね等のばね部材を回転軸とロータとの間に組み付けている。リニア型の圧電アクチュエータにおいても直進駆動される移動体には、ばね部材等により帯状弾性体に対して押し付け力が加えられることになる。
【０００６】
圧電アクチュエータは振動体の弾性振動を摩擦力により被駆動部材の回転運動や直動運動に変換しているので、電磁式や流体式のアクチュエータに比して小型化することができるという利点を有しており、カメラの自動焦点機構や手術用顕微鏡等に実用化されている。しかしながら、振動体と被駆動部材との間に摩擦力を加えるために、ばね部材を圧電アクチュエータに組み込む必要があり、圧電アクチュエータの小型化には限度があった。しかも、圧電アクチュエータは回転型とリニア型とでは、振動体の構造が相違していることから、基本構造が相互に全く相違しており、回転型とリニア型とでは互換性がない。
【０００７】
圧電アクチュエータを小型化し、さらに、一つの圧電アクチュエータで直進駆動及び回転駆動の双方を実現するために、立方体形状のステータに貫通孔を形成し、その貫通孔の内周面に摩擦係合する外周面を有するシャフト状の被駆動部材を設けるとともに、上記ステータの貫通孔を取り囲む４つの外周面に厚さ方向に分極した圧電素子を取り付けた圧電アクチュエータが提案されている。
【０００８】
この圧電アクチュエータでは、周方向に設けた４つの圧電素子に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加すると、各圧電素子の幅方向の伸縮によりステータの貫通孔の内周面に回転方向の楕円運動が発生して被駆動部材がその軸を中心として回転駆動する。また、上記の各圧電素子に軸方向に分離した２つの電極を設け、この２つの電極に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加すると、各圧電素子の軸方向の伸縮によりステータの貫通孔の内周面に軸方向の楕円運動が発生して被駆動部材がその軸方向に直進駆動する。
【０００９】
しかしながら、上記の圧電アクチュエータにあっては、ステータ側の振動を摩擦力によって被駆動部材に伝達して被駆動部材を駆動するため、駆動効率を高めるためには、被駆動部材の外周面とステータの貫通孔の内周面との間で、適切な摩擦力を得るための機構が必要となり、また、被駆動部材の外周面やステータの貫通孔の内周面が使用によって摩擦すると、ステータから被駆動部材に駆動力を効率的に伝達することができなくなる場合があった。
【００１０】
本発明の目的は、圧電アクチュエータの駆動効率を簡易な構成で向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の圧電アクチュエータは、シャフトをその軸方向に直進駆動する圧電アクチュエータであって、前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直線往復動自在に装着されるステータと、前記ステータの外周面に設けられる圧電素子と、前記シャフトの軸方向に電気的に分離され、前記圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の圧電アクチュエータは、シャフトをその軸方向に直進駆動する圧電アクチュエータであって、前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直進往復動自在に装着されるステータと、前記ステータの外周面に前記シャフトの軸方向に設けられる少なくとも２つの圧電素子と、前記各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の圧電アクチュエータは、シャフトをその軸中心に回転駆動する圧電アクチュエータであって、前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが回転自在に装着されるステータと、前記シャフトの回転方向に相互にずらして前記ステータの外周面にそれぞれ設けられる少なくとも２つの圧電素子と、前記各圧電素子に設けられ、前記各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の圧電アクチュエータは、前記圧電素子を前記シャフトを中心として相互に対向させて前記ステータに設けることを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記ステータは、前記貫通孔の形成方向に平面部を有する略直方体または略立方体であって、前記平面部の各々に前記圧電素子が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の圧電アクチュエータは、シャフトをその軸方向に直進駆動およびその軸中心に回転駆動する圧電アクチュエータであって、前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直線往復動自在かつ回転自在に装着されるステータと、前記ステータの外周面に設けられる第１の圧電素子と、前記シャフトの軸方向に電気的に分離され、前記第１の圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、前記シャフトの回転方向に相互にずらして前記ステータの外周面にそれぞれ設けられる少なくとも２つの第２の圧電素子と、前記第２の各圧電素子に設けられ、前記第２の各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記第２の各圧電素子に設けられた電極は、前記シャフトの軸方向に電気的に分離されていることを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを相互に軸方向にずらして前記ステータに設けることを特徴とする。
【００１７】
本発明の圧電アクチュエータは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを相互に回転方向にずらして前記ステータに設けることを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを前記シャフトを中心として相互に対向させて前記ステータに設けることを特徴とする。
【００１８】
本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記設定部は前記シャフトに横方向に切り込まれて軸方向に延びるスリットであり、前記シャフトの弾性変形により前記摩擦接触圧を設定することを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記設定部は前記ステータに横方向に切り込まれて軸方向に延びるスリットであり、前記ステータの弾性変形により前記摩擦接触圧を設定することを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータは、前記シャフトと前記ステータとのいずれか一方に耐摩耗性材料からなるスライダを設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シャフトとステータの少なくとも一方にシャフトの外周面とステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部を設けたので、簡易な構成で圧電アクチュエータの駆動効率を向上させることができるとともに、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良いので小型化が可能である。
【００２０】
また、シャフトの外周面やステータの内周面が摩耗した場合においても、摩擦接触圧によりシャフトの外周面がステータの内周面に押し付けられているので、駆動効率の低下を防止することが可能となる。さらに、摩擦接触圧を調整することにより、シャフトとステータとが強く密着するように設定すれば、停止時においてもシャフトがステータに保持されるため、停止時のシャフトの移動を防止することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である圧電アクチュエータの斜視図であり、図２は図１における２−２線断面図であり、図３は図１におけるステータの３−３線断面図であり、図４は図１に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図であり、図５は図１に示す圧電アクチュエータの動作原理を示す概略断面図である。
【００２２】
この圧電アクチュエータ１０ａは、直進駆動用の圧電アクチュエータであり、図１に示すように略立方体形状の金属製のステータ１１を有している。図２および図３に示すように、ステータ１１には軸方向（図３において横方向）に貫通する断面矩形状の貫通孔１２が形成されており、貫通孔１２には軸方向に延びる断面矩形状の中空形状のシャフト１３が摺動自在に挿入されている。被駆動部材であるシャフト１３の外周面は貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合しており、シャフト１３がステータ１１に直線往復動自在に装着されている。
【００２３】
ステータ１１としては、耐摩耗性と振動の温度特性の点から例えば燐青銅が用いられるが、これに限定されるものではない。また、シャフト１３としては、例えばステンレスやアルミニウムが用いられるが、これに限定されるものではない。貫通孔１２およびシャフト１３は断面矩形状に限定されず、例えば、断面円形状であっても良く、その断面形状は任意であるが、シャフト１３自体の回転を規制する場合は、断面形状が四角形や六角形等の角形状であれば何れの形状でも良く、さらにシャフト１３は中空形状に限定されないのはもちろんである。
【００２４】
ステータ１１の外周には、内周面１２ａに対応させて貫通孔１２の形成方向に平坦となった４つの平面部を有しており、図２に示すように、それぞれの平面部には振動源である圧電セラミックス１４が貼り付け等により取り付けられている。この４つの圧電セラミックス１４とステータ１１とにより、シャフト１３をその軸方向に直進駆動する直動用の振動体が形成される。圧電セラミックス１４は、ステータ１１の外周面にシャフト１３を中心として相互に対向させて設けられている。直動用のステータ１１は少なくとも１つの圧電セラミックス１４が設けられるように、少なくとも１つの平面部を有する形状であれば良く、例えば略直方体形状であっても良い。
【００２５】
それぞれの圧電セラミックス１４は、厚さ方向に分極されており、この分極方向と同一方向の電圧を印加するとシャフト１３の軸方向に収縮し、分極方向と反対方向の電圧を印加するとシャフト１３の軸方向に延伸する。圧電セラミックス１４としては、チタン酸バリウムやチタンジルコン酸鉛などが用いられるがこれらに限定されるものではない。
【００２６】
図１および図３に示すように、圧電セラミックス１４の外面（ステータ１１と反対側の面）には、シャフト１３の軸方向に電気的に分離された２つの電極１５，１６を有する直動用の電極が形成されており、軸方向に相互にずらして設けられた電極１５，１６は、それぞれ図示しないリード線により電気回路に接続されている。直動用の圧電セラミックス１４の外面に形成される電極は２つで一対の電極対を構成しており、位相が異なる交流電圧を印加するため、電極は少なくとも２つ必要である。
【００２７】
一方、圧電セラミックス１４の内面（ステータ１１側の面）には、電極１７が電極１５，１６に対応して形成されており、圧電セラミックス１４は電極１７を介してステータ１１の外周面に取り付けられている。電極１７はステータ１１と電気的に接触しており、ステータ１１が接地されることにより、それぞれの圧電セラミックス１４の一方の側は接地された状態となっている。
【００２８】
図４に示すように、それぞれの電極１５は交流電源１８に接続され、また、それぞれの電極１６は交流電源１９に接続されている。交流電源１８，１９は、ともに同一の共振周波数かつ同一の振幅で相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を電極１５，１６を介して圧電セラミックス１４に印加する直動用の電源ユニットを構成している。
【００２９】
このように、各圧電セラミックス１４は、シャフト１３の軸方向に電気的に分離された２つの電極１５，１６を設けることにより、第１の電極１５が設けられた第１の伸縮領域２０と第２の電極１６が設けられた第２の伸縮領域２１との２つの伸縮領域を軸方向に有することになり、これらにより直動用の振動源を構成している。なお、ステータ１１の外面の平面部にシャフト１３の軸方向に相互にずらして２つの圧電セラミックスを取り付けることにより、軸方向に２つの伸縮領域を設けて直動用の振動源を構成するようにしても良い。また、電極１７を電極１５，１６に対応させて２つの電極により形成したり、電極１７を設けずに圧電セラミックス１４の一方の側を直接ステータ１１の外周面に取り付けたりしても良い。
【００３０】
交流電源１８，１９の交流電圧は、正弦波状で相互に９０°位相が相違しており、図５に示すように伸縮領域２０，２１にそれぞれ伸縮による弾性振動を発生させている。図５（Ａ）〜（Ｄ）はこの弾性振動の４分の１周期ごとの状態を示しており、電極１５，１６に圧電セラミックス１４の分極方向と反対方向の電圧を印加すると、伸縮領域２０，２１はともに延伸して図５（Ａ）に示す状態となり、電極１５に分極方向と同一方向の電圧を印加するとともに電極１６に分極方向と反対方向の電圧を印加すると、伸縮領域２０は収縮するが、伸縮領域２１は延伸して図５（Ｂ）に示す状態となる。さらに、電極１５，１６に圧電セラミックス１４の分極方向と同一方向の電圧を印加すると、伸縮領域２０，２１はともに収縮して図５（Ｃ）に示す状態になり、電極１５に分極方向と反対方向の電圧を印加するとともに電極１６に分極方向と同一方向の電圧を印加すると、伸縮領域２０は延伸するが、伸縮領域２１は収縮して図５（Ｄ）に示す状態となる。
【００３１】
電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加することにより、上記のように図５（Ａ）〜（Ｄ）に示す状態が連続的に変化し、交流電圧を印加し続けている間は伸縮による弾性振動が繰り返される。貫通孔１２の内周面１２ａには、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように圧電セラミックス１４がシャフト１３の軸方向に伸縮するのに伴い、シャフト１３の軸方向一端側つまり図中の左方向へ進行する進行波の波面が形成される。
【００３２】
内周面１２ａに形成された進行波が進行すると、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの接触部分が進行方向に向かって連続的に変化する。この変化を貫通孔１２の内周面１２ａの何れかの一点についてみると、進行波の進行に伴って図において反時計回りに楕円運動をしている。図５（Ｃ）に示すように、この楕円運動の頂点ではステータ１１の内周面１２ａとシャフト１３の外周面とが接触して進行波の進行方向と逆向きの摩擦力が作用して、シャフト１３は進行波の進行方向と逆向きの図５において右方向に摩擦駆動される。
【００３３】
このように、ステータ１１の外周面に設けられた圧電セラミックス１４に軸方向に電気的に分離されて形成された電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加することで、貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の進行波の波面が形成され、貫通孔１２の内周面１２ａでは軸方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、内周面１２ａと摩擦係合する外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。したがって、ステータ１１の貫通孔１２内に存在するシャフト１３の外周面全体に摩擦力を介して駆動力を伝達することができるので、シャフト１３をその軸方向に直進駆動するこの圧電アクチュエータ１０ａを小型化することができる。逆に、進行波の進行方向を図５において右方向に反転させると、シャフト１３の直進駆動方向は反転することとなる。
【００３４】
図１に示すように、シャフト１３には中心方向に切り込まれて軸方向に伸びるスリット２３が形成されており、スリット２３は、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。シャフト１３にスリット２３を形成したことによって、シャフト１３はスリット２３の間隔を狭める方向に弾性変形が可能となっており、シャフト１３をステータ１１の貫通孔１２に装着した後、シャフト１３の弾性復元力によって、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。したがって、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に簡易な構成で摩擦力を発生させることができ、圧電アクチュエータ１０ａの駆動効率を向上させることができるとともに、シャフト１３自体によって摩擦接触圧を発生させることができるため、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良く、圧電アクチュエータ１０ａの小型化が可能である。
【００３５】
また、摩擦接触圧によりシャフト１３の外周面がステータ１１の内周面１２ａに押し付けられているので、シャフト１３の外周面やステータ１１の内周面１２ａが使用によって摩耗した場合においても駆動効率の低下を防止することができる。さらに、摩擦接触圧を調整することにより、シャフト１３がステータ１１の内周面１２ａに強く圧接するように設定すれば、停止時においてもシャフト１３をステータ１１に保持する保持力を有することになるため、停止時のシャフト１３の移動を防止することも可能となる。
【００３６】
シャフト１３の軸方向両端部の外周面には、横方向（幅方向）に突出するストッパ２４が取り付けられており、シャフト１３の軸方向変位の最大変位量を規定するとともに、シャフト１３のステータ１１からの抜けを防止している。ストッパ２４は、必ずしもシャフト１３に取り付ける必要はなく、ステータ１１や圧電アクチュエータ１０ａの外部に取り付けるようにしても良い。
【００３７】
また、この種の圧電アクチュエータでは、進行波を形成させる振動体の伸縮がミクロンオーダーであり、１サイクルの変位量が極めて小さいため、超音波領域の周波数の振動を発生させている。この振動の他の機器への伝播と振動による駆動効率の低下を防止するために、ステータ１１は防振支持台２５を介して固定される。なお、防振支持台２５を介してシャフト１３を固定するようにしても良い。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、圧電セラミックス１４に電気的に分離した２つの電極１５，１６を形成し、電極１５，１６に位相が９０°異なる交流電圧を印加して貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の楕円運動を発生させてシャフト１３を直進駆動させるものを例示したが、ステータ１１の外周面にシャフト１３の軸方向に２つの圧電セラミックスを貼り付け、この２つの圧電セラミックスに位相が９０°異なる交流電圧を印加して貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の楕円運動を発生させてシャフト１３を直進駆動させるように構成しても良い。
【００３９】
図６は本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図であり、図７は図６における７−７線断面図であり、図８は図６に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。なお、これらの図において、前述した圧電アクチュエータと共通する部材には同一の符号が付されている。
【００４０】
この圧電アクチュエータ１０ｂは回転駆動用の圧電アクチュエータであり、図７に示すように、略立方体形状の金属製のステータ１１には、軸方向に貫通する断面円形状の貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２には軸方向に延びる断面円形状の中空形状のシャフト１３が摺動自在に挿入されている。被駆動部材であるシャフト１３はその外周面に設けられた後述するスライダを介して貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合しており、シャフト１３がステータ１１に回転自在に装着されている。
【００４１】
ステータ１１の外周には、貫通孔１２の形成方向に平坦となった４つの平面部を有しており、図７に示すように、それぞれの平面部に振動源である圧電セラミックス２８が貼り付け等により取り付けられている。この４つの圧電セラミックス２８とステータ１１とにより、シャフト１３をその軸中心に回転駆動する回転用の振動体が形成される。回転用の圧電セラミックス２８は、シャフト１３の回転方向に少なくとも２つ必要であるため、回転用のステータ１１は、シャフト１３の回転方向に相互にずらして設けられた少なくとも２つの平面部を有する形状であれば良く、例えば略直方体形状であっても良い。さらに、駆動の安定性などを考慮すると、回転用の圧電セラミックス２８は、シャフト１３の回転方向に３つ以上、特に４つ設けることが好ましく、ステータ１１は、回転方向に相互にずらして設けられた少なくとも３つ、好ましくは４つの平面部を有する形状であることが好ましい。
【００４２】
圧電セラミックス２８は、ステータ１１の外周面にシャフト１３を中心として相互に対向させるとともにシャフト１３の回転方向に相互にずらして設けられている。それぞれの圧電セラミックス２８は、厚さ方向に分極されており、この分極方向と同一方向の電圧を印加するとシャフト１３と直交する幅方向に収縮し、分極方向と反対方向の電圧を印加するとシャフト１３と直交する幅方向に延伸する。
【００４３】
図７に示すように、４つの圧電セラミックス２８の外面（ステータ１１と反対側の面）には、回転駆動用の電極として電極２９〜３２が形成されており、これらは図示しないリード線により電気回路に接続されている。一方、圧電セラミックス２８の内面（ステータ１１側の面）には、電極１７が電極２９〜３２に対応して形成されており、圧電セラミックス２８は、電極１７を介してステータ１１の外周面に取り付けられている。電極１７はステータ１１と電気的に接触しており、ステータ１１が接地されることによりそれぞれの圧電セラミックス２８の一方の側は接地された状態となっている。
【００４４】
図８に示すように、電極２９〜３２はそれぞれ交流電源３３〜３６に接続されている。交流電源３３〜３６は、ともに同一の共振周波数かつ同一の振幅で相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を電極２９〜３２を介して各圧電セラミックス２８に印加する回転用の電源ユニットを構成している。
【００４５】
このように、４つの圧電セラミックス２８は、回転方向に分離されて配置されており、これらにより第１の電極２９が設けられた第１の伸縮領域３７と、第２の電極３０が設けられた第２の伸縮領域３８と、第３の電極３１が設けられた第３の伸縮領域３９と、第４の電極３２が設けられた第４の伸縮領域４０とを有する構成となっている。
【００４６】
交流電源３３〜３６の交流電圧は、相互に９０°位相が相違しており、シャフト１３の回転方向に相互にずらしてステータ１１に設けられた各伸縮領域３７〜４０に弾性振動を発生させている。ステータ１１の貫通孔１２の内周面１２ａには、４つの圧電セラミックス２８がシャフト１３と直交する幅方向に伸縮するのに伴い、図７において反時計回りの回転方向へ進行する進行波の波面が形成される。つまり、内周面１２ａにおいて各伸縮領域３７〜４０の弾性振動によって、内周面１２ａに弾性振動の進行波の波面が形成される。この進行波の進行によりステータ１１の内周面１２ａには回転方向に楕円運動が発生し、ステータ１１の内周面１２ａとシャフト１３の外周面との間に進行波の進行方向と逆向きの摩擦力が作用し、シャフト１３は進行波の進行方向と逆向きの時計回りの回転方向へ摩擦駆動される。
【００４７】
このように、ステータ１１の外周面に回転方向に相互にずらして設けられた圧電セラミックス２８に形成された電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる交流電圧を印加することで、貫通孔１２の内周面１２ａに回転方向の進行波の波面が形成され、内周面１２ａには回転方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、内周面１２ａと摩擦係合する外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。したがって、ステータ１１の貫通孔１２内に存在するシャフト１３の外周面全体に摩擦力を介して駆動力を伝達することができるので、シャフト１３をその軸中心に回転駆動するこの圧電アクチュエータ１０ｂを小型化することができる。逆に、内周面１２ａに形成される進行波の進行方向を図７において時計回りの回転方向に反転すると、シャフト１３の回転駆動方向は反転することとなる。
【００４８】
図６および図７に示すように、シャフト１３の外周面には耐摩耗性材料からなるスライダ４１が設けられており、スライダ４１を介してシャフト１３が貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合する構成となっている。このスライダ４１により、貫通孔１２の内周面１２ａやシャフト１３の外周面の摩耗が低減されるため、圧電アクチュエータ１０ｂの駆動効率の低下を防止することができるとともに、シャフト１３の駆動時における防音効果が得られる。
【００４９】
シャフト１３およびスライダ４１には中心方向に切り込まれて軸方向に伸びるスリット２３が形成されており、スリット２３は、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。シャフト１３およびスライダ４１にスリット２３を形成したことによって、シャフト１３は、スリット２３の間隔を狭める方向に弾性変形が可能となっており、シャフト１３をステータ１１の貫通孔１２に装着した後、シャフト１３の弾性復元力によって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。したがって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に簡易な構成で摩擦力を発生させることができ、圧電アクチュエータ１０ｂの駆動効率を向上させることができるとともに、シャフト１３自体によって摩擦接触圧を付与することができるため、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良く、圧電アクチュエータ１０ｂの小型化が可能である。
【００５０】
また、摩擦接触圧によりシャフト１３の外周面がステータ１１の内周面１２ａに押し付けられているので、シャフト１３に設けたスライダ４１の外周面やステータ１１の内周面１２ａが使用によって摩耗した場合においても駆動効率の低下を防止することができる。さらに、摩擦接触圧を調整することにより、シャフト１３がステータ１１の内周面１２ａに強く圧接するように設定すれば、停止時においてもシャフト１３をステータ１１に保持する保持力を有することになるため、停止時のシャフト１３の回転を防止することも可能となる。
【００５１】
シャフト１３の軸方向両端部の外周面には、横方向（幅方向）に突出するストッパ２４が取り付けられており、シャフト１３のステータ１１からの抜けを防止している。また、ステータ１１は防振支持台２５を介して固定される。
【００５２】
図９は本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図であり、図１０は図９における１０−１０線断面図であり、図１１は図９におけるステータの１１−１１線断面図であり、図１２は図９に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。なお、これらの図において、前述した圧電アクチュエータと共通する部材には同一の符号が付されている。
【００５３】
この圧電アクチュエータ１０ｃは、直進駆動および回転駆動の双方が可能な併用型の圧電アクチュエータであり、図１０および図１１に示すように、２つの略立方体形状の金属製のステータ体１１ａ，１１ｂを有するステータ１１には、軸方向に貫通する断面円形状の貫通孔１２が形成されている。ステータ１１は、２つのステータ体１１ａ，１１ｂが連結部材１１ｃにより軸方向に連結されて形成されており、貫通孔１２には軸方向に延びる断面円形状のシャフト１３が摺動自在に挿入されている。被駆動部材であるシャフト１３はその外周面に設けられた後述するスライダを介して貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合しており、シャフト１３がステータ１１に直線往復動自在かつ回転自在に装着されている。なお、連結部材１１ｃを設けずにステータ体１１ａ，１１ｂを一体に形成するようにしても良い。
【００５４】
ステータ体１１ａは直動用のステータとなっており、貫通孔１２の形状を除いては上記した圧電アクチュエータ１０ａにおける直動用のステータ１１と同様の構造となっている。同様に、ステータ体１１ｂは回転用のステータとなっており、図１０に示すように、上記した圧電アクチュエータ１０ｂにおける回転用のステータ１１と同様の構造となっている。したがって、ステータ体１１ａ，１１ｂについての説明は省略する。
【００５５】
図１２に示すように、圧電アクチュエータ１０ｃに接続された電気回路の電源ユニットは、ステータ体１１ａの第１の圧電セラミックス１４に設けられた電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加する直動用の交流電源１８，１９と、ステータ体１１ｂの第２の圧電セラミックス２８に設けられた電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加する回転用の交流電源３３〜３６とを有している。電気回路にはスイッチ４７が設けられており、直動用の交流電源１８，１９と回転用の交流電源３３〜３６との何れか一方に切り換え可能となっている。
【００５６】
図１２に示すように直動用の交流電源１８，１９にスイッチ４７が切り換えられると、ステータ体１１ａの外周面に設けられた各圧電セラミックス１４に軸方向に電気的に分離されて形成された電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧が印加されて、貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の進行波の波面が形成され、貫通孔１２の内周面１２ａでは軸方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、貫通孔１２の内周面１２ａと摩擦係合する外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。つまり、シャフト１３がその軸方向に直進駆動される。
【００５７】
一方、回転用の交流電源３３〜３６にスイッチ４７が切り換えられると、ステータ体１１ｂの外周面に回転方向に相互にずらして設けられた圧電セラミックス２８に形成された電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧が印加されて、貫通孔１２の内周面１２ａに回転方向の進行波の波面が形成され、内周面１２ａには回転方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、内周面１２ａに摩擦係合される外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。つまりシャフト１３がその軸中心に回転駆動される。
【００５８】
このように、貫通孔１２の形成方向に平坦となったステータ１１の外周面に、それぞれシャフト１３を中心として相互に対向して設けられた直動用の第１の圧電素子１４と回転用の第２の圧電素子２８とを相互に軸方向にずらして設けたので、内周面１２ａに発生する楕円運動によってステータ１１の貫通孔１２内に存在するシャフト１３の外周面全体に摩擦力を介して駆動力が伝達できるので、圧電アクチュエータ１０ｃを小型化することができるとともに、電気回路のスイッチ４７を切り換えることで一つの圧電アクチュエータ１０ｃでシャフト１３をその軸方向に直進駆動およびその軸中心に回転駆動することができる。
【００５９】
圧電アクチュエータ１０ｂと同様に、シャフト１３の外周面には、耐摩耗性材料からなるスライダ４１が設けられており、スライダ４１を介してシャフト１３が貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合する構成となっている。このスライダ４１により、貫通孔１２の内周面１２ａやシャフト１３の外周面の摩耗が低減されるため、圧電アクチュエータ１０ｃの駆動効率の低下を防止することができるとともに、シャフト１３の駆動時における防音効果が得られる。
【００６０】
また、シャフト１３およびスライダ４１には中心方向に切り込まれて軸方向に伸びるスリット２３が形成されており、スリット２３はスライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。シャフト１３およびスライダ４１にスリット２３を形成したことによって、シャフト１３はスリット２３の間隔を狭める方向に弾性変形が可能となっており、シャフト１３をステータ１１の貫通孔１２に装着した後、シャフト１３の弾性復元力によって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。
【００６１】
したがって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に簡易な構成で摩擦力を発生させることができ、圧電アクチュエータ１０ｃの駆動効率を向上させることができるとともに、シャフト１３自体によって摩擦接触圧を発生させることができるため、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良く、圧電アクチュエータ１０ｃの小型化が可能である。
【００６２】
図１３は本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図であり、図１４は図１３における１４−１４線断面図であり、図１５は図１３に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。なお、これらの図において、前述した圧電アクチュエータと共通する部材には同一の符号が付されている。
【００６３】
この圧電アクチュエータ１０ｄは、直進駆動および回転駆動の双方が可能な併用型の圧電アクチュエータであり、図１３および図１４に示すように、断面正八角形状の金属製のステータ１１を有している。ステータ１１には、軸方向に貫通する断面円形状の貫通孔１２が形成されており、貫通孔１２には軸方向に延びる断面円形状のシャフト１３が摺動自在に挿入されている。被駆動部材であるシャフト１３はその外周面に設けた後述するスライダを介して貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合しており、シャフト１３がステータ１１に直線往復動自在かつ回転自在に装着される。
【００６４】
ステータ１１の外周には、内周面１２ａに対応させて貫通孔１２の形成方向に平坦となった８つの平面部を有しており、図１４に示すように、それぞれの平面部に振動源である第１の圧電セラミックス１４と第２の圧電セラミックス２８とが交互に設けられて、それぞれ４つずつの圧電セラミックス１４，２８とステータ１１とにより併用型の振動体が形成される。圧電セラミックス１４，２８は、それぞれシャフト１３を中心として相互に対向させるとともにシャフト１３の回転方向に相互にずらしてステータ１１の外周面に設けられている。
【００６５】
４つの圧電セラミックス１４は、直動用の圧電セラミックスを構成しており、上記した圧電アクチュエータ１０ａにおける直動用の圧電セラミックス１４と同様の構造となっている。同様に、４つの圧電セラミックス２８は、回転用の圧電セラミックス対を構成しており、上記した圧電アクチュエータ１０ｂにおける回転用の圧電セラミックス対と同様の構造となっている。したがって、圧電セラミックス１４，２８についての説明は省略する。
【００６６】
図１５に示すように、圧電アクチュエータ１０ｄに接続された電気回路の電源ユニットは、ステータ１１の圧電セラミックス１４に設けられた電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加する直動用の交流電源１８，１９と、ステータ１１の圧電セラミックス２８に設けられた電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加する回転用の交流電源３３〜３６とを有している。電気回路にはスイッチ４７が設けられており、直動用の交流電源１８，１９と回転用の交流電源３３〜３６との何れか一方に切り換え可能となっている。
【００６７】
図１５に示すように直動用の交流電源１８，１９にスイッチ４７が切り換えられると、ステータ１１の外周面に交互に設けられた各圧電セラミックス１４に軸方向に電気的に分離されて形成された電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧が印加されて、貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の進行波の波面が形成され、貫通孔１２の内周面１２ａでは軸方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、貫通孔１２の内周面１２ａと摩擦係合する外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。つまり、シャフト１３がその軸方向に直進駆動される。
【００６８】
一方、回転用の交流電源３３〜３６にスイッチ４７が切り換えられると、ステータ１１の外周面に交互に設けられた圧電セラミックス２８に形成された電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧が印加されて、貫通孔１２の内周面１２ａに回転方向の進行波の波面が形成され、内周面１２ａには回転方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、内周面１２ａに摩擦係合される外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。つまりシャフト１３がその軸中心に回転駆動される。
【００６９】
このように、貫通孔１２の形成方向に平坦となったステータ１１の外周部に、直動用の第１の圧電素子１４と回転用の第２の圧電素子２８を回転方向に相互にずらして設けたので、内周面１２ａに発生する楕円運動によってステータ１１の貫通孔１２内に存在するシャフト１３の外周面全体に摩擦力を介して駆動力が伝達できるので、圧電アクチュエータ１０ｄを小型化することができるとともに、電気回路のスイッチ４７を切り換えることで一つの圧電アクチュエータ１１ｄでシャフト１３をその軸方向に直進駆動およびその軸中心に回転駆動することができる。本実施の形態では、断面製八角形状のステータ１１の外周面に圧電セラミックス１４と圧電セラミックス２８とを交互に４つずつ配置したが、圧電セラミックス１４は少なくとも１つ、圧電セラミックス２８は少なくとも２つあれば良く、さらに回転駆動の安定性などを考慮すると、圧電セラミックス２８は、シャフト１３の回転方向に３つ以上、特に４つ設けることが好ましい。
【００７０】
圧電アクチュエータ１０ｂと同様に、シャフト１３の外周面には、耐摩耗性材料からなるスライダ４１が設けられており、スライダ４１を介してシャフト１３が貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合する構成となっている。このスライダ４１により、貫通孔１２の内周面１２ａやシャフト１３の外周面の摩耗が低減されため、圧電アクチュエータ１０ｄの駆動効率の低下を防止することができるとともに、シャフト１３の駆動時における防音効果が得られる。
【００７１】
また、シャフト１３およびスライダ４１には中心方向に切り込まれて軸方向に伸びるスリット２３が形成されており、スリット２３は、スライダ４１を介してシャフト１３とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。シャフト１３およびスライダ４１にスリット２３を形成することによって、シャフト１３は、スリット２３の間隔を狭める方向に弾性変形が可能となっており、シャフト１３をステータ１１の貫通孔１２に装着した後、シャフト１３の弾性復元力によって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。
【００７２】
したがって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に簡易な構成で摩擦力を発生させることができ、圧電アクチュエータ１０ｄの駆動効率を向上させることができるとともに、シャフト１３自体によって摩擦接触圧を発生させることができるため、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良く、圧電アクチュエータ１０ｄの小型化が可能である。
【００７３】
図１６は摩擦接触圧を設定する設定部の変形例を示す断面図である。図１６（Ａ）に示すステータ１１には１対の対角から中心方向に切り込まれて軸方向に延びるスリット４５が形成されており、スリット４５はシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。このスリット４５によりステータ１１の各外周面に矢印で示すように横方向の圧縮力を付与することでステータ１１は横方向に弾性変形自在であり、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。図１６（Ｂ）に示すように、内周面１２ａから放射方向に切り込まれて軸方向に延びるスリット４５を設定部として形成するようにしても良い。圧電アクチュエータには、摩擦接触圧を設定する設定部としてシャフト１３に形成されるスリット２３とステータ１１に形成されるスリット４５との少なくとも一方または双方が設けられる。
【００７４】
本発明は上記実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、スライダ４１をステータ１１の内周面１２ａに設けるようにしたり、スライダ４１を一部切り欠いた形状にしたり、このスライダ４１を圧電アクチュエータ１１ａに設けるようにしたりしても良い。また、圧電セラミックス２８に設けられる各電極２９〜３２を、電極１５，１６を有する直動用の電極対と同様に軸方向に電気的に分離するようにして、この軸方向の電極対に同位相の交流電圧を印加するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態である圧電アクチュエータの斜視図である。
【図２】図１における２−２線断面図である。
【図３】図１におけるステータの３−３線断面図である。
【図４】図１に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。
【図５】図１に示す圧電アクチュエータの動作原理を示す概略断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図である。
【図７】図６における７−７線断面図である。
【図８】図６に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。
【図９】本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図である。
【図１０】図９における１０−１０線断面図である。
【図１１】図９におけるステータの１１−１１線断面図である。
【図１２】図９に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。
【図１３】本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図である。
【図１４】図１３における１４−１４線断面図である。
【図１５】図１３に示す圧電アクチュエータの回路図である。
【図１６】摩擦接触圧を設定する設定部の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０ａ〜１０ｄ 圧電アクチュエータ
１１ ステータ
１１ａ，１１ｂ ステータ体
１１ｃ 連結部材
１２ 貫通孔
１２ａ 内周面
１３ シャフト
１４ 圧電セラミックス（第１の圧電素子）
１５〜１７ 電極
１８，１９ 交流電源
２０，２１ 伸縮領域
２３ スリット（設定部）
２４ ストッパ
２５ 防振支持台
２８ 圧電セラミックス（第２の圧電素子）
２９〜３２ 電極
３３〜３６ 交流電源
３７〜４０ 伸縮領域
４１ スライダ
４５ スリット（設定部）
４７ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シャフトを直進駆動または回転駆動する圧電アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
被駆動部材を回転駆動するために回転型の超音波モータが使用され、被駆動部材を直進駆動するためにリニア型の超音波モータが使用されている。これらのアクチュエータは、振動体の弾性振動を摩擦力により被駆動部材の運動に変換して被駆動部材を駆動するようにしている。振動体は金属等の弾性体とこれに貼り合わされる圧電素子とにより形成されており、超音波モータは圧電アクチュエータとも言われる。
【０００３】
回転型の圧電アクチュエータとしては、外周部に振動体が設けられた円板形状の固定子と、振動体に接触するロータが設けられた回転軸とを有する超音波モータが特許文献１に記載されている。リニア型の圧電アクチュエータとしては、複数の突起が設けられた直線帯状弾性体を圧電振動子により振動させ、突起に配置された移動体を直進駆動するようにしたリニアモータが特許文献２に記載されている。
【０００４】
超音波モータには、交流電圧を圧電素子に印加してその弾性振動により被駆動部材を駆動する定在波方式と、所定の位相差を持った交流電圧を一対の圧電素子に印加してその弾性振動で発生した進行波により被駆動部材を駆動する進行波方式とがある。進行波方式の超音波モータでは、被駆動部材の表面の楕円運動により摩擦駆動されて被駆動部材は進行波の進行方向とは逆向きに駆動される。
【特許文献１】特開平２−１５９９８４号公報
【特許文献２】特開２００１−２１１６７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
進行波方式の超音波モータは、進行波の進行に伴う振動体の表面の楕円運動により移動体を摩擦駆動しており、この摩擦力を効率良く移動体に作用させるために回転型の圧電アクチュエータにおいては特許文献１に記載されるように皿ばね等のばね部材を回転軸とロータとの間に組み付けている。リニア型の圧電アクチュエータにおいても直進駆動される移動体には、ばね部材等により帯状弾性体に対して押し付け力が加えられることになる。
【０００６】
圧電アクチュエータは振動体の弾性振動を摩擦力により被駆動部材の回転運動や直動運動に変換しているので、電磁式や流体式のアクチュエータに比して小型化することができるという利点を有しており、カメラの自動焦点機構や手術用顕微鏡等に実用化されている。しかしながら、振動体と被駆動部材との間に摩擦力を加えるために、ばね部材を圧電アクチュエータに組み込む必要があり、圧電アクチュエータの小型化には限度があった。しかも、圧電アクチュエータは回転型とリニア型とでは、振動体の構造が相違していることから、基本構造が相互に全く相違しており、回転型とリニア型とでは互換性がない。
【０００７】
圧電アクチュエータを小型化し、さらに、一つの圧電アクチュエータで直進駆動及び回転駆動の双方を実現するために、立方体形状のステータに貫通孔を形成し、その貫通孔の内周面に摩擦係合する外周面を有するシャフト状の被駆動部材を設けるとともに、上記ステータの貫通孔を取り囲む４つの外周面に厚さ方向に分極した圧電素子を取り付けた圧電アクチュエータが提案されている。
【０００８】
この圧電アクチュエータでは、周方向に設けた４つの圧電素子に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加すると、各圧電素子の幅方向の伸縮によりステータの貫通孔の内周面に回転方向の楕円運動が発生して被駆動部材がその軸を中心として回転駆動する。また、上記の各圧電素子に軸方向に分離した２つの電極を設け、この２つの電極に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加すると、各圧電素子の軸方向の伸縮によりステータの貫通孔の内周面に軸方向の楕円運動が発生して被駆動部材がその軸方向に直進駆動する。
【０００９】
しかしながら、上記の圧電アクチュエータにあっては、ステータ側の振動を摩擦力によって被駆動部材に伝達して被駆動部材を駆動するため、駆動効率を高めるためには、被駆動部材の外周面とステータの貫通孔の内周面との間で、適切な摩擦力を得るための機構が必要となり、また、被駆動部材の外周面やステータの貫通孔の内周面が使用によって摩擦すると、ステータから被駆動部材に駆動力を効率的に伝達することができなくなる場合があった。
【００１０】
本発明の目的は、圧電アクチュエータの駆動効率を簡易な構成で向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の圧電アクチュエータは、シャフトをその軸方向に直進駆動する圧電アクチュエータであって、前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直線往復動自在に装着されるステータと、前記ステータの外周面に設けられる圧電素子と、前記シャフトの軸方向に電気的に分離され、前記圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする。
【００１２】
本発明の圧電アクチュエータは、シャフトをその軸方向に直進駆動する圧電アクチュエータであって、前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直進往復動自在に装着されるステータと、前記ステータの外周面に前記シャフトの軸方向に設けられる少なくとも２つの圧電素子と、前記各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする。
【００１３】
本発明の圧電アクチュエータは、シャフトをその軸中心に回転駆動する圧電アクチュエータであって、前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが回転自在に装着されるステータと、前記シャフトの回転方向に相互にずらして前記ステータの外周面にそれぞれ設けられる少なくとも２つの圧電素子と、前記各圧電素子に設けられ、前記各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする。
【００１４】
本発明の圧電アクチュエータは、前記圧電素子を前記シャフトを中心として相互に対向させて前記ステータに設けることを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記ステータは、前記貫通孔の形成方向に平面部を有する略直方体または略立方体であって、前記平面部の各々に前記圧電素子が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の圧電アクチュエータは、シャフトをその軸方向に直進駆動およびその軸中心に回転駆動する圧電アクチュエータであって、前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直線往復動自在かつ回転自在に装着されるステータと、前記ステータの外周面に設けられる第１の圧電素子と、前記シャフトの軸方向に電気的に分離され、前記第１の圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、前記シャフトの回転方向に相互にずらして前記ステータの外周面にそれぞれ設けられる少なくとも２つの第２の圧電素子と、前記第２の各圧電素子に設けられ、前記第２の各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする。
【００１６】
本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記第２の各圧電素子に設けられた電極は、前記シャフトの軸方向に電気的に分離されていることを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを相互に軸方向にずらして前記ステータに設けることを特徴とする。
【００１７】
本発明の圧電アクチュエータは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを相互に回転方向にずらして前記ステータに設けることを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータは、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを前記シャフトを中心として相互に対向させて前記ステータに設けることを特徴とする。
【００１８】
本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記設定部は前記シャフトに横方向に切り込まれて軸方向に延びるスリットであり、前記シャフトの弾性変形により前記摩擦接触圧を設定することを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータにおいて、前記設定部は前記ステータに横方向に切り込まれて軸方向に延びるスリットであり、前記ステータの弾性変形により前記摩擦接触圧を設定することを特徴とする。本発明の圧電アクチュエータは、前記シャフトと前記ステータとのいずれか一方に耐摩耗性材料からなるスライダを設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、シャフトとステータの少なくとも一方にシャフトの外周面とステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部を設けたので、簡易な構成で圧電アクチュエータの駆動効率を向上させることができるとともに、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良いので小型化が可能である。
【００２０】
また、シャフトの外周面やステータの内周面が摩耗した場合においても、摩擦接触圧によりシャフトの外周面がステータの内周面に押し付けられているので、駆動効率の低下を防止することが可能となる。さらに、摩擦接触圧を調整することにより、シャフトとステータとが強く密着するように設定すれば、停止時においてもシャフトがステータに保持されるため、停止時のシャフトの移動を防止することも可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明の一実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は本発明の一実施の形態である圧電アクチュエータの斜視図であり、図２は図１における２−２線断面図であり、図３は図１におけるステータの３−３線断面図であり、図４は図１に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図であり、図５は図１に示す圧電アクチュエータの動作原理を示す概略断面図である。
【００２２】
この圧電アクチュエータ１０ａは、直進駆動用の圧電アクチュエータであり、図１に示すように略立方体形状の金属製のステータ１１を有している。図２および図３に示すように、ステータ１１には軸方向（図３において横方向）に貫通する断面矩形状の貫通孔１２が形成されており、貫通孔１２には軸方向に延びる断面矩形状の中空形状のシャフト１３が摺動自在に挿入されている。被駆動部材であるシャフト１３の外周面は貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合しており、シャフト１３がステータ１１に直線往復動自在に装着されている。
【００２３】
ステータ１１としては、耐摩耗性と振動の温度特性の点から例えば燐青銅が用いられるが、これに限定されるものではない。また、シャフト１３としては、例えばステンレスやアルミニウムが用いられるが、これに限定されるものではない。貫通孔１２およびシャフト１３は断面矩形状に限定されず、例えば、断面円形状であっても良く、その断面形状は任意であるが、シャフト１３自体の回転を規制する場合は、断面形状が四角形や六角形等の角形状であれば何れの形状でも良く、さらにシャフト１３は中空形状に限定されないのはもちろんである。
【００２４】
ステータ１１の外周には、内周面１２ａに対応させて貫通孔１２の形成方向に平坦となった４つの平面部を有しており、図２に示すように、それぞれの平面部には振動源である圧電セラミックス１４が貼り付け等により取り付けられている。この４つの圧電セラミックス１４とステータ１１とにより、シャフト１３をその軸方向に直進駆動する直動用の振動体が形成される。圧電セラミックス１４は、ステータ１１の外周面にシャフト１３を中心として相互に対向させて設けられている。直動用のステータ１１は少なくとも１つの圧電セラミックス１４が設けられるように、少なくとも１つの平面部を有する形状であれば良く、例えば略直方体形状であっても良い。
【００２５】
それぞれの圧電セラミックス１４は、厚さ方向に分極されており、この分極方向と同一方向の電圧を印加するとシャフト１３の軸方向に収縮し、分極方向と反対方向の電圧を印加するとシャフト１３の軸方向に延伸する。圧電セラミックス１４としては、チタン酸バリウムやチタンジルコン酸鉛などが用いられるがこれらに限定されるものではない。
【００２６】
図１および図３に示すように、圧電セラミックス１４の外面（ステータ１１と反対側の面）には、シャフト１３の軸方向に電気的に分離された２つの電極１５，１６を有する直動用の電極が形成されており、軸方向に相互にずらして設けられた電極１５，１６は、それぞれ図示しないリード線により電気回路に接続されている。直動用の圧電セラミックス１４の外面に形成される電極は２つで一対の電極対を構成しており、位相が異なる交流電圧を印加するため、電極は少なくとも２つ必要である。
【００２７】
一方、圧電セラミックス１４の内面（ステータ１１側の面）には、電極１７が電極１５，１６に対応して形成されており、圧電セラミックス１４は電極１７を介してステータ１１の外周面に取り付けられている。電極１７はステータ１１と電気的に接触しており、ステータ１１が接地されることにより、それぞれの圧電セラミックス１４の一方の側は接地された状態となっている。
【００２８】
図４に示すように、それぞれの電極１５は交流電源１８に接続され、また、それぞれの電極１６は交流電源１９に接続されている。交流電源１８，１９は、ともに同一の共振周波数かつ同一の振幅で相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を電極１５，１６を介して圧電セラミックス１４に印加する直動用の電源ユニットを構成している。
【００２９】
このように、各圧電セラミックス１４は、シャフト１３の軸方向に電気的に分離された２つの電極１５，１６を設けることにより、第１の電極１５が設けられた第１の伸縮領域２０と第２の電極１６が設けられた第２の伸縮領域２１との２つの伸縮領域を軸方向に有することになり、これらにより直動用の振動源を構成している。なお、ステータ１１の外面の平面部にシャフト１３の軸方向に相互にずらして２つの圧電セラミックスを取り付けることにより、軸方向に２つの伸縮領域を設けて直動用の振動源を構成するようにしても良い。また、電極１７を電極１５，１６に対応させて２つの電極により形成したり、電極１７を設けずに圧電セラミックス１４の一方の側を直接ステータ１１の外周面に取り付けたりしても良い。
【００３０】
交流電源１８，１９の交流電圧は、正弦波状で相互に９０°位相が相違しており、図５に示すように伸縮領域２０，２１にそれぞれ伸縮による弾性振動を発生させている。図５（Ａ）〜（Ｄ）はこの弾性振動の４分の１周期ごとの状態を示しており、電極１５，１６に圧電セラミックス１４の分極方向と反対方向の電圧を印加すると、伸縮領域２０，２１はともに延伸して図５（Ａ）に示す状態となり、電極１５に分極方向と同一方向の電圧を印加するとともに電極１６に分極方向と反対方向の電圧を印加すると、伸縮領域２０は収縮するが、伸縮領域２１は延伸して図５（Ｂ）に示す状態となる。さらに、電極１５，１６に圧電セラミックス１４の分極方向と同一方向の電圧を印加すると、伸縮領域２０，２１はともに収縮して図５（Ｃ）に示す状態になり、電極１５に分極方向と反対方向の電圧を印加するとともに電極１６に分極方向と同一方向の電圧を印加すると、伸縮領域２０は延伸するが、伸縮領域２１は収縮して図５（Ｄ）に示す状態となる。
【００３１】
電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加することにより、上記のように図５（Ａ）〜（Ｄ）に示す状態が連続的に変化し、交流電圧を印加し続けている間は伸縮による弾性振動が繰り返される。貫通孔１２の内周面１２ａには、図５（Ａ）〜（Ｄ）に示すように圧電セラミックス１４がシャフト１３の軸方向に伸縮するのに伴い、シャフト１３の軸方向一端側つまり図中の左方向へ進行する進行波の波面が形成される。
【００３２】
内周面１２ａに形成された進行波が進行すると、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの接触部分が進行方向に向かって連続的に変化する。この変化を貫通孔１２の内周面１２ａの何れかの一点についてみると、進行波の進行に伴って図において反時計回りに楕円運動をしている。図５（Ｃ）に示すように、この楕円運動の頂点ではステータ１１の内周面１２ａとシャフト１３の外周面とが接触して進行波の進行方向と逆向きの摩擦力が作用して、シャフト１３は進行波の進行方向と逆向きの図５において右方向に摩擦駆動される。
【００３３】
このように、ステータ１１の外周面に設けられた圧電セラミックス１４に軸方向に電気的に分離されて形成された電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加することで、貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の進行波の波面が形成され、貫通孔１２の内周面１２ａでは軸方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、内周面１２ａと摩擦係合する外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。したがって、ステータ１１の貫通孔１２内に存在するシャフト１３の外周面全体に摩擦力を介して駆動力を伝達することができるので、シャフト１３をその軸方向に直進駆動するこの圧電アクチュエータ１０ａを小型化することができる。逆に、進行波の進行方向を図５において右方向に反転させると、シャフト１３の直進駆動方向は反転することとなる。
【００３４】
図１に示すように、シャフト１３には中心方向に切り込まれて軸方向に伸びるスリット２３が形成されており、スリット２３は、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。シャフト１３にスリット２３を形成したことによって、シャフト１３はスリット２３の間隔を狭める方向に弾性変形が可能となっており、シャフト１３をステータ１１の貫通孔１２に装着した後、シャフト１３の弾性復元力によって、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。したがって、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に簡易な構成で摩擦力を発生させることができ、圧電アクチュエータ１０ａの駆動効率を向上させることができるとともに、シャフト１３自体によって摩擦接触圧を発生させることができるため、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良く、圧電アクチュエータ１０ａの小型化が可能である。
【００３５】
また、摩擦接触圧によりシャフト１３の外周面がステータ１１の内周面１２ａに押し付けられているので、シャフト１３の外周面やステータ１１の内周面１２ａが使用によって摩耗した場合においても駆動効率の低下を防止することができる。さらに、摩擦接触圧を調整することにより、シャフト１３がステータ１１の内周面１２ａに強く圧接するように設定すれば、停止時においてもシャフト１３をステータ１１に保持する保持力を有することになるため、停止時のシャフト１３の移動を防止することも可能となる。
【００３６】
シャフト１３の軸方向両端部の外周面には、横方向（幅方向）に突出するストッパ２４が取り付けられており、シャフト１３の軸方向変位の最大変位量を規定するとともに、シャフト１３のステータ１１からの抜けを防止している。ストッパ２４は、必ずしもシャフト１３に取り付ける必要はなく、ステータ１１や圧電アクチュエータ１０ａの外部に取り付けるようにしても良い。
【００３７】
また、この種の圧電アクチュエータでは、進行波を形成させる振動体の伸縮がミクロンオーダーであり、１サイクルの変位量が極めて小さいため、超音波領域の周波数の振動を発生させている。この振動の他の機器への伝播と振動による駆動効率の低下を防止するために、ステータ１１は防振支持台２５を介して固定される。なお、防振支持台２５を介してシャフト１３を固定するようにしても良い。
【００３８】
なお、本実施の形態においては、圧電セラミックス１４に電気的に分離した２つの電極１５，１６を形成し、電極１５，１６に位相が９０°異なる交流電圧を印加して貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の楕円運動を発生させてシャフト１３を直進駆動させるものを例示したが、ステータ１１の外周面にシャフト１３の軸方向に２つの圧電セラミックスを貼り付け、この２つの圧電セラミックスに位相が９０°異なる交流電圧を印加して貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の楕円運動を発生させてシャフト１３を直進駆動させるように構成しても良い。
【００３９】
図６は本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図であり、図７は図６における７−７線断面図であり、図８は図６に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。なお、これらの図において、前述した圧電アクチュエータと共通する部材には同一の符号が付されている。
【００４０】
この圧電アクチュエータ１０ｂは回転駆動用の圧電アクチュエータであり、図７に示すように、略立方体形状の金属製のステータ１１には、軸方向に貫通する断面円形状の貫通孔１２が形成されている。貫通孔１２には軸方向に延びる断面円形状の中空形状のシャフト１３が摺動自在に挿入されている。被駆動部材であるシャフト１３はその外周面に設けられた後述するスライダを介して貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合しており、シャフト１３がステータ１１に回転自在に装着されている。
【００４１】
ステータ１１の外周には、貫通孔１２の形成方向に平坦となった４つの平面部を有しており、図７に示すように、それぞれの平面部に振動源である圧電セラミックス２８が貼り付け等により取り付けられている。この４つの圧電セラミックス２８とステータ１１とにより、シャフト１３をその軸中心に回転駆動する回転用の振動体が形成される。回転用の圧電セラミックス２８は、シャフト１３の回転方向に少なくとも２つ必要であるため、回転用のステータ１１は、シャフト１３の回転方向に相互にずらして設けられた少なくとも２つの平面部を有する形状であれば良く、例えば略直方体形状であっても良い。さらに、駆動の安定性などを考慮すると、回転用の圧電セラミックス２８は、シャフト１３の回転方向に３つ以上、特に４つ設けることが好ましく、ステータ１１は、回転方向に相互にずらして設けられた少なくとも３つ、好ましくは４つの平面部を有する形状であることが好ましい。
【００４２】
圧電セラミックス２８は、ステータ１１の外周面にシャフト１３を中心として相互に対向させるとともにシャフト１３の回転方向に相互にずらして設けられている。それぞれの圧電セラミックス２８は、厚さ方向に分極されており、この分極方向と同一方向の電圧を印加するとシャフト１３と直交する幅方向に収縮し、分極方向と反対方向の電圧を印加するとシャフト１３と直交する幅方向に延伸する。
【００４３】
図７に示すように、４つの圧電セラミックス２８の外面（ステータ１１と反対側の面）には、回転駆動用の電極として電極２９〜３２が形成されており、これらは図示しないリード線により電気回路に接続されている。一方、圧電セラミックス２８の内面（ステータ１１側の面）には、電極１７が電極２９〜３２に対応して形成されており、圧電セラミックス２８は、電極１７を介してステータ１１の外周面に取り付けられている。電極１７はステータ１１と電気的に接触しており、ステータ１１が接地されることによりそれぞれの圧電セラミックス２８の一方の側は接地された状態となっている。
【００４４】
図８に示すように、電極２９〜３２はそれぞれ交流電源３３〜３６に接続されている。交流電源３３〜３６は、ともに同一の共振周波数かつ同一の振幅で相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を電極２９〜３２を介して各圧電セラミックス２８に印加する回転用の電源ユニットを構成している。
【００４５】
このように、４つの圧電セラミックス２８は、回転方向に分離されて配置されており、これらにより第１の電極２９が設けられた第１の伸縮領域３７と、第２の電極３０が設けられた第２の伸縮領域３８と、第３の電極３１が設けられた第３の伸縮領域３９と、第４の電極３２が設けられた第４の伸縮領域４０とを有する構成となっている。
【００４６】
交流電源３３〜３６の交流電圧は、相互に９０°位相が相違しており、シャフト１３の回転方向に相互にずらしてステータ１１に設けられた各伸縮領域３７〜４０に弾性振動を発生させている。ステータ１１の貫通孔１２の内周面１２ａには、４つの圧電セラミックス２８がシャフト１３と直交する幅方向に伸縮するのに伴い、図７において反時計回りの回転方向へ進行する進行波の波面が形成される。つまり、内周面１２ａにおいて各伸縮領域３７〜４０の弾性振動によって、内周面１２ａに弾性振動の進行波の波面が形成される。この進行波の進行によりステータ１１の内周面１２ａには回転方向に楕円運動が発生し、ステータ１１の内周面１２ａとシャフト１３の外周面との間に進行波の進行方向と逆向きの摩擦力が作用し、シャフト１３は進行波の進行方向と逆向きの時計回りの回転方向へ摩擦駆動される。
【００４７】
このように、ステータ１１の外周面に回転方向に相互にずらして設けられた圧電セラミックス２８に形成された電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる交流電圧を印加することで、貫通孔１２の内周面１２ａに回転方向の進行波の波面が形成され、内周面１２ａには回転方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、内周面１２ａと摩擦係合する外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。したがって、ステータ１１の貫通孔１２内に存在するシャフト１３の外周面全体に摩擦力を介して駆動力を伝達することができるので、シャフト１３をその軸中心に回転駆動するこの圧電アクチュエータ１０ｂを小型化することができる。逆に、内周面１２ａに形成される進行波の進行方向を図７において時計回りの回転方向に反転すると、シャフト１３の回転駆動方向は反転することとなる。
【００４８】
図６および図７に示すように、シャフト１３の外周面には耐摩耗性材料からなるスライダ４１が設けられており、スライダ４１を介してシャフト１３が貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合する構成となっている。このスライダ４１により、貫通孔１２の内周面１２ａやシャフト１３の外周面の摩耗が低減されるため、圧電アクチュエータ１０ｂの駆動効率の低下を防止することができるとともに、シャフト１３の駆動時における防音効果が得られる。
【００４９】
シャフト１３およびスライダ４１には中心方向に切り込まれて軸方向に伸びるスリット２３が形成されており、スリット２３は、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。シャフト１３およびスライダ４１にスリット２３を形成したことによって、シャフト１３は、スリット２３の間隔を狭める方向に弾性変形が可能となっており、シャフト１３をステータ１１の貫通孔１２に装着した後、シャフト１３の弾性復元力によって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。したがって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に簡易な構成で摩擦力を発生させることができ、圧電アクチュエータ１０ｂの駆動効率を向上させることができるとともに、シャフト１３自体によって摩擦接触圧を付与することができるため、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良く、圧電アクチュエータ１０ｂの小型化が可能である。
【００５０】
また、摩擦接触圧によりシャフト１３の外周面がステータ１１の内周面１２ａに押し付けられているので、シャフト１３に設けたスライダ４１の外周面やステータ１１の内周面１２ａが使用によって摩耗した場合においても駆動効率の低下を防止することができる。さらに、摩擦接触圧を調整することにより、シャフト１３がステータ１１の内周面１２ａに強く圧接するように設定すれば、停止時においてもシャフト１３をステータ１１に保持する保持力を有することになるため、停止時のシャフト１３の回転を防止することも可能となる。
【００５１】
シャフト１３の軸方向両端部の外周面には、横方向（幅方向）に突出するストッパ２４が取り付けられており、シャフト１３のステータ１１からの抜けを防止している。また、ステータ１１は防振支持台２５を介して固定される。
【００５２】
図９は本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図であり、図１０は図９における１０−１０線断面図であり、図１１は図９におけるステータの１１−１１線断面図であり、図１２は図９に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。なお、これらの図において、前述した圧電アクチュエータと共通する部材には同一の符号が付されている。
【００５３】
この圧電アクチュエータ１０ｃは、直進駆動および回転駆動の双方が可能な併用型の圧電アクチュエータであり、図１０および図１１に示すように、２つの略立方体形状の金属製のステータ体１１ａ，１１ｂを有するステータ１１には、軸方向に貫通する断面円形状の貫通孔１２が形成されている。ステータ１１は、２つのステータ体１１ａ，１１ｂが連結部材１１ｃにより軸方向に連結されて形成されており、貫通孔１２には軸方向に延びる断面円形状のシャフト１３が摺動自在に挿入されている。被駆動部材であるシャフト１３はその外周面に設けられた後述するスライダを介して貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合しており、シャフト１３がステータ１１に直線往復動自在かつ回転自在に装着されている。なお、連結部材１１ｃを設けずにステータ体１１ａ，１１ｂを一体に形成するようにしても良い。
【００５４】
ステータ体１１ａは直動用のステータとなっており、貫通孔１２の形状を除いては上記した圧電アクチュエータ１０ａにおける直動用のステータ１１と同様の構造となっている。同様に、ステータ体１１ｂは回転用のステータとなっており、図１０に示すように、上記した圧電アクチュエータ１０ｂにおける回転用のステータ１１と同様の構造となっている。したがって、ステータ体１１ａ，１１ｂについての説明は省略する。
【００５５】
図１２に示すように、圧電アクチュエータ１０ｃに接続された電気回路の電源ユニットは、ステータ体１１ａの第１の圧電セラミックス１４に設けられた電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加する直動用の交流電源１８，１９と、ステータ体１１ｂの第２の圧電セラミックス２８に設けられた電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加する回転用の交流電源３３〜３６とを有している。電気回路にはスイッチ４７が設けられており、直動用の交流電源１８，１９と回転用の交流電源３３〜３６との何れか一方に切り換え可能となっている。
【００５６】
図１２に示すように直動用の交流電源１８，１９にスイッチ４７が切り換えられると、ステータ体１１ａの外周面に設けられた各圧電セラミックス１４に軸方向に電気的に分離されて形成された電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧が印加されて、貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の進行波の波面が形成され、貫通孔１２の内周面１２ａでは軸方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、貫通孔１２の内周面１２ａと摩擦係合する外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。つまり、シャフト１３がその軸方向に直進駆動される。
【００５７】
一方、回転用の交流電源３３〜３６にスイッチ４７が切り換えられると、ステータ体１１ｂの外周面に回転方向に相互にずらして設けられた圧電セラミックス２８に形成された電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧が印加されて、貫通孔１２の内周面１２ａに回転方向の進行波の波面が形成され、内周面１２ａには回転方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、内周面１２ａに摩擦係合される外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。つまりシャフト１３がその軸中心に回転駆動される。
【００５８】
このように、貫通孔１２の形成方向に平坦となったステータ１１の外周面に、それぞれシャフト１３を中心として相互に対向して設けられた直動用の第１の圧電素子１４と回転用の第２の圧電素子２８とを相互に軸方向にずらして設けたので、内周面１２ａに発生する楕円運動によってステータ１１の貫通孔１２内に存在するシャフト１３の外周面全体に摩擦力を介して駆動力が伝達できるので、圧電アクチュエータ１０ｃを小型化することができるとともに、電気回路のスイッチ４７を切り換えることで一つの圧電アクチュエータ１０ｃでシャフト１３をその軸方向に直進駆動およびその軸中心に回転駆動することができる。
【００５９】
圧電アクチュエータ１０ｂと同様に、シャフト１３の外周面には、耐摩耗性材料からなるスライダ４１が設けられており、スライダ４１を介してシャフト１３が貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合する構成となっている。このスライダ４１により、貫通孔１２の内周面１２ａやシャフト１３の外周面の摩耗が低減されるため、圧電アクチュエータ１０ｃの駆動効率の低下を防止することができるとともに、シャフト１３の駆動時における防音効果が得られる。
【００６０】
また、シャフト１３およびスライダ４１には中心方向に切り込まれて軸方向に伸びるスリット２３が形成されており、スリット２３はスライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。シャフト１３およびスライダ４１にスリット２３を形成したことによって、シャフト１３はスリット２３の間隔を狭める方向に弾性変形が可能となっており、シャフト１３をステータ１１の貫通孔１２に装着した後、シャフト１３の弾性復元力によって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。
【００６１】
したがって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に簡易な構成で摩擦力を発生させることができ、圧電アクチュエータ１０ｃの駆動効率を向上させることができるとともに、シャフト１３自体によって摩擦接触圧を発生させることができるため、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良く、圧電アクチュエータ１０ｃの小型化が可能である。
【００６２】
図１３は本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図であり、図１４は図１３における１４−１４線断面図であり、図１５は図１３に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。なお、これらの図において、前述した圧電アクチュエータと共通する部材には同一の符号が付されている。
【００６３】
この圧電アクチュエータ１０ｄは、直進駆動および回転駆動の双方が可能な併用型の圧電アクチュエータであり、図１３および図１４に示すように、断面正八角形状の金属製のステータ１１を有している。ステータ１１には、軸方向に貫通する断面円形状の貫通孔１２が形成されており、貫通孔１２には軸方向に延びる断面円形状のシャフト１３が摺動自在に挿入されている。被駆動部材であるシャフト１３はその外周面に設けた後述するスライダを介して貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合しており、シャフト１３がステータ１１に直線往復動自在かつ回転自在に装着される。
【００６４】
ステータ１１の外周には、内周面１２ａに対応させて貫通孔１２の形成方向に平坦となった８つの平面部を有しており、図１４に示すように、それぞれの平面部に振動源である第１の圧電セラミックス１４と第２の圧電セラミックス２８とが交互に設けられて、それぞれ４つずつの圧電セラミックス１４，２８とステータ１１とにより併用型の振動体が形成される。圧電セラミックス１４，２８は、それぞれシャフト１３を中心として相互に対向させるとともにシャフト１３の回転方向に相互にずらしてステータ１１の外周面に設けられている。
【００６５】
４つの圧電セラミックス１４は、直動用の圧電セラミックスを構成しており、上記した圧電アクチュエータ１０ａにおける直動用の圧電セラミックス１４と同様の構造となっている。同様に、４つの圧電セラミックス２８は、回転用の圧電セラミックス対を構成しており、上記した圧電アクチュエータ１０ｂにおける回転用の圧電セラミックス対と同様の構造となっている。したがって、圧電セラミックス１４，２８についての説明は省略する。
【００６６】
図１５に示すように、圧電アクチュエータ１０ｄに接続された電気回路の電源ユニットは、ステータ１１の圧電セラミックス１４に設けられた電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加する直動用の交流電源１８，１９と、ステータ１１の圧電セラミックス２８に設けられた電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧を印加する回転用の交流電源３３〜３６とを有している。電気回路にはスイッチ４７が設けられており、直動用の交流電源１８，１９と回転用の交流電源３３〜３６との何れか一方に切り換え可能となっている。
【００６７】
図１５に示すように直動用の交流電源１８，１９にスイッチ４７が切り換えられると、ステータ１１の外周面に交互に設けられた各圧電セラミックス１４に軸方向に電気的に分離されて形成された電極１５，１６に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧が印加されて、貫通孔１２の内周面１２ａに軸方向の進行波の波面が形成され、貫通孔１２の内周面１２ａでは軸方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、貫通孔１２の内周面１２ａと摩擦係合する外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。つまり、シャフト１３がその軸方向に直進駆動される。
【００６８】
一方、回転用の交流電源３３〜３６にスイッチ４７が切り換えられると、ステータ１１の外周面に交互に設けられた圧電セラミックス２８に形成された電極２９〜３２に相互に位相が９０°異なる正弦波状の交流電圧が印加されて、貫通孔１２の内周面１２ａに回転方向の進行波の波面が形成され、内周面１２ａには回転方向の楕円運動が発生する。この楕円運動によって、内周面１２ａに摩擦係合される外周面を有するシャフト１３は進行波の進行方向と逆向きに摩擦駆動される。つまりシャフト１３がその軸中心に回転駆動される。
【００６９】
このように、貫通孔１２の形成方向に平坦となったステータ１１の外周部に、直動用の第１の圧電素子１４と回転用の第２の圧電素子２８を回転方向に相互にずらして設けたので、内周面１２ａに発生する楕円運動によってステータ１１の貫通孔１２内に存在するシャフト１３の外周面全体に摩擦力を介して駆動力が伝達できるので、圧電アクチュエータ１０ｄを小型化することができるとともに、電気回路のスイッチ４７を切り換えることで一つの圧電アクチュエータ１１ｄでシャフト１３をその軸方向に直進駆動およびその軸中心に回転駆動することができる。本実施の形態では、断面製八角形状のステータ１１の外周面に圧電セラミックス１４と圧電セラミックス２８とを交互に４つずつ配置したが、圧電セラミックス１４は少なくとも１つ、圧電セラミックス２８は少なくとも２つあれば良く、さらに回転駆動の安定性などを考慮すると、圧電セラミックス２８は、シャフト１３の回転方向に３つ以上、特に４つ設けることが好ましい。
【００７０】
圧電アクチュエータ１０ｂと同様に、シャフト１３の外周面には、耐摩耗性材料からなるスライダ４１が設けられており、スライダ４１を介してシャフト１３が貫通孔１２の内周面１２ａに摩擦係合する構成となっている。このスライダ４１により、貫通孔１２の内周面１２ａやシャフト１３の外周面の摩耗が低減されため、圧電アクチュエータ１０ｄの駆動効率の低下を防止することができるとともに、シャフト１３の駆動時における防音効果が得られる。
【００７１】
また、シャフト１３およびスライダ４１には中心方向に切り込まれて軸方向に伸びるスリット２３が形成されており、スリット２３は、スライダ４１を介してシャフト１３とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。シャフト１３およびスライダ４１にスリット２３を形成することによって、シャフト１３は、スリット２３の間隔を狭める方向に弾性変形が可能となっており、シャフト１３をステータ１１の貫通孔１２に装着した後、シャフト１３の弾性復元力によって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。
【００７２】
したがって、スライダ４１を介してシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に簡易な構成で摩擦力を発生させることができ、圧電アクチュエータ１０ｄの駆動効率を向上させることができるとともに、シャフト１３自体によって摩擦接触圧を発生させることができるため、摩擦接触圧を付与するばね部材等を設けなくても良く、圧電アクチュエータ１０ｄの小型化が可能である。
【００７３】
図１６は摩擦接触圧を設定する設定部の変形例を示す断面図である。図１６（Ａ）に示すステータ１１には１対の対角から中心方向に切り込まれて軸方向に延びるスリット４５が形成されており、スリット４５はシャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの摩擦接触圧を設定する設定部となっている。このスリット４５によりステータ１１の各外周面に矢印で示すように横方向の圧縮力を付与することでステータ１１は横方向に弾性変形自在であり、シャフト１３の外周面とステータ１１の内周面１２ａとの間に適正な摩擦接触圧を付与することができるようになっている。図１６（Ｂ）に示すように、内周面１２ａから放射方向に切り込まれて軸方向に延びるスリット４５を設定部として形成するようにしても良い。圧電アクチュエータには、摩擦接触圧を設定する設定部としてシャフト１３に形成されるスリット２３とステータ１１に形成されるスリット４５との少なくとも一方または双方が設けられる。
【００７４】
本発明は上記実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、スライダ４１をステータ１１の内周面１２ａに設けるようにしたり、スライダ４１を一部切り欠いた形状にしたり、このスライダ４１を圧電アクチュエータ１１ａに設けるようにしたりしても良い。また、圧電セラミックス２８に設けられる各電極２９〜３２を、電極１５，１６を有する直動用の電極対と同様に軸方向に電気的に分離するようにして、この軸方向の電極対に同位相の交流電圧を印加するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の一実施の形態である圧電アクチュエータの斜視図である。
【図２】図１における２−２線断面図である。
【図３】図１におけるステータの３−３線断面図である。
【図４】図１に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。
【図５】図１に示す圧電アクチュエータの動作原理を示す概略断面図である。
【図６】本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図である。
【図７】図６における７−７線断面図である。
【図８】図６に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。
【図９】本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図である。
【図１０】図９における１０−１０線断面図である。
【図１１】図９におけるステータの１１−１１線断面図である。
【図１２】図９に示す圧電アクチュエータと交流電源との接続状態を示す回路図である。
【図１３】本発明の他の実施形態である圧電アクチュエータの斜視図である。
【図１４】図１３における１４−１４線断面図である。
【図１５】図１３に示す圧電アクチュエータの回路図である。
【図１６】摩擦接触圧を設定する設定部の変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１０ａ〜１０ｄ 圧電アクチュエータ
１１ ステータ
１１ａ，１１ｂ ステータ体
１１ｃ 連結部材
１２ 貫通孔
１２ａ 内周面
１３ シャフト
１４ 圧電セラミックス（第１の圧電素子）
１５〜１７ 電極
１８，１９ 交流電源
２０，２１ 伸縮領域
２３ スリット（設定部）
２４ ストッパ
２５ 防振支持台
２８ 圧電セラミックス（第２の圧電素子）
２９〜３２ 電極
３３〜３６ 交流電源
３７〜４０ 伸縮領域
４１ スライダ
４５ スリット（設定部）
４７ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シャフトをその軸方向に直進駆動する圧電アクチュエータであって、
前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直線往復動自在に装着されるステータと、
前記ステータの外周面に設けられる圧電素子と、
前記シャフトの軸方向に電気的に分離され、前記圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、
前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
シャフトをその軸方向に直進駆動する圧電アクチュエータであって、
前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直進往復動自在に装着されるステータと、
前記ステータの外周面に前記シャフトの軸方向に設けられる少なくとも２つの圧電素子と、
前記各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、
前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
シャフトをその軸中心に回転駆動する圧電アクチュエータであって、
前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが回転自在に装着されるステータと、
前記シャフトの回転方向に相互にずらして前記ステータの外周面にそれぞれ設けられる少なくとも２つの圧電素子と、
前記各圧電素子に設けられ、前記各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、
前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電素子を前記シャフトを中心として相互に対向させて前記ステータに設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４記載の圧電アクチュエータにおいて、前記ステータは、前記貫通孔の形成方向に平面部を有する略直方体または略立方体であって、前記平面部の各々に前記圧電素子が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
シャフトをその軸方向に直進駆動およびその軸中心に回転駆動する圧電アクチュエータであって、
前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直線往復動自在かつ回転自在に装着されるステータと、
前記ステータの外周面に設けられる第１の圧電素子と、
前記シャフトの軸方向に電気的に分離され、前記第１の圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、
前記シャフトの回転方向に相互にずらして前記ステータの外周面にそれぞれ設けられる少なくとも２つの第２の圧電素子と、
前記第２の各圧電素子に設けられ、前記第２の各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、
前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第２の各圧電素子に設けられた電極は、前記シャフトの軸方向に電気的に分離されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項６または７記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを相互に軸方向にずらして前記ステータに設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項９】
請求項６または７記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを相互に回転方向にずらして前記ステータに設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項７記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを前記シャフトを中心として相互に対向させて前記ステータに設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記設定部は前記シャフトに中心方向に切り込まれて軸方向に延びるスリットであり、前記シャフトの弾性変形により前記摩擦接触圧を設定することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記設定部は前記ステータに中心方向に切り込まれて軸方向に延びるスリットであり、前記ステータの弾性変形により前記摩擦接触圧を設定することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記シャフトと前記ステータとのいずれか一方に耐摩耗性材料からなるスライダを設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１】
シャフトをその軸方向に直進駆動する圧電アクチュエータであって、
前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直線往復動自在に装着されるステータと、
前記ステータの外周面に設けられる圧電素子と、
前記シャフトの軸方向に電気的に分離され、前記圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、
前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
シャフトをその軸方向に直進駆動する圧電アクチュエータであって、
前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直進往復動自在に装着されるステータと、
前記ステータの外周面に前記シャフトの軸方向に設けられる少なくとも２つの圧電素子と、
前記各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、
前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項３】
シャフトをその軸中心に回転駆動する圧電アクチュエータであって、
前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが回転自在に装着されるステータと、
前記シャフトの回転方向に相互にずらして前記ステータの外周面にそれぞれ設けられる少なくとも２つの圧電素子と、
前記各圧電素子に設けられ、前記各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、
前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記圧電素子を前記シャフトを中心として相互に対向させて前記ステータに設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項５】
請求項４記載の圧電アクチュエータにおいて、前記ステータは、前記貫通孔の形成方向に平面部を有する略直方体または略立方体であって、前記平面部の各々に前記圧電素子が設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項６】
シャフトをその軸方向に直進駆動およびその軸中心に回転駆動する圧電アクチュエータであって、
前記シャフトの外周面に摩擦係合する内周面を有する貫通孔が形成され、前記シャフトが直線往復動自在かつ回転自在に装着されるステータと、
前記ステータの外周面に設けられる第１の圧電素子と、
前記シャフトの軸方向に電気的に分離され、前記第１の圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための少なくとも２つの電極と、
前記シャフトの回転方向に相互にずらして前記ステータの外周面にそれぞれ設けられる少なくとも２つの第２の圧電素子と、
前記第２の各圧電素子に設けられ、前記第２の各圧電素子に位相の異なる交流電圧を印加するための電極と、
前記シャフトと前記ステータの少なくとも一方に設けられ、前記シャフトの外周面と前記ステータの内周面との摩擦接触圧を設定する設定部とを有することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項７】
請求項６記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第２の各圧電素子に設けられた電極は、前記シャフトの軸方向に電気的に分離されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項８】
請求項６または７記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを相互に軸方向にずらして前記ステータに設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項９】
請求項６または７記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを相互に回転方向にずらして前記ステータに設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
請求項７記載の圧電アクチュエータにおいて、前記第１の圧電素子と前記第２の圧電素子とを前記シャフトを中心として相互に対向させて前記ステータに設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記設定部は前記シャフトに中心方向に切り込まれて軸方向に延びるスリットであり、前記シャフトの弾性変形により前記摩擦接触圧を設定することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記設定部は前記ステータに中心方向に切り込まれて軸方向に延びるスリットであり、前記ステータの弾性変形により前記摩擦接触圧を設定することを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータにおいて、前記シャフトと前記ステータとのいずれか一方に耐摩耗性材料からなるスライダを設けることを特徴とする圧電アクチュエータ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【公開番号】特開２００９−２１９２８０（Ｐ２００９−２１９２８０Ａ）
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−６１５７０（Ｐ２００８−６１５７０）
【出願日】平成２０年３月１１日（２００８．３．１１）
【出願人】（０００１３６３５４）株式会社フコク (97)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年９月２４日（２００９．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月１１日（２００８．３．１１）
【出願人】（０００１３６３５４）株式会社フコク (97)
【Ｆターム（参考）】
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