振動アクチュエータ
【課題】1つの振動手段により複数のロータを駆動することができる振動アクチュエータを提供することを課題とする。
【解決手段】複合振動子2を駆動して、複数の振動を組み合わせた複合振動を発生させると、第1のステータ3及び第2のステータ4が振動し、これら第1のステータ3及び第2のステータ4の角部8及び9にそれぞれ楕円運動が形成される。これにより、第1のステータ3の角部8に加圧接触されている第1のロータAと第2のステータ4の角部9に加圧接触されている第2のロータBが同時にそれぞれ回転駆動される。また、このとき、複合振動を構成する複数の振動の振動モードを選択することにより、2つのロータA及びBを互いに同一方向または反対方向に回転駆動することができる。
【解決手段】複合振動子2を駆動して、複数の振動を組み合わせた複合振動を発生させると、第1のステータ3及び第2のステータ4が振動し、これら第1のステータ3及び第2のステータ4の角部8及び9にそれぞれ楕円運動が形成される。これにより、第1のステータ3の角部8に加圧接触されている第1のロータAと第2のステータ4の角部9に加圧接触されている第2のロータBが同時にそれぞれ回転駆動される。また、このとき、複合振動を構成する複数の振動の振動モードを選択することにより、2つのロータA及びBを互いに同一方向または反対方向に回転駆動することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、振動アクチュエータに係り、特に振動手段でステータを振動させることによりステータに接触されたロータを回転駆動する振動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1に、超音波振動を利用してロータを回転させる振動アクチュエータが開示されている。この振動アクチュエータは、互いに重ね合わされた複数の圧電素子板からなる複合振動子を振動手段として有し、複合振動子の一方の端部に配設されたステータにより1つのロータが接触支持されている。複合振動子の複数の圧電素子板に駆動電圧を印加し、互いに異なる方向の複数の振動を発生すると共にこれらの振動を組み合わせた複合振動を形成してステータを振動させることによりロータが回転駆動される。
【0003】
【特許文献1】特開平11−220892号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の振動アクチュエータでは、1つの複合振動子により1つのロータが回転されるため、複数のロータをそれぞれ回転しようとするときには、それぞれのロータ毎に専用の複合振動子を設ける必要があるだけでなく、複数のロータにそれぞれ対応した複数の複合振動子を互いに独立して駆動制御する必要があり、装置が複雑化してしまうという問題点があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、1つの振動手段により複数のロータを駆動することができる振動アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この発明に係る振動アクチュエータは、2つのステータと、2つのステータにそれぞれ対応して接触配置される2つのロータと、2つのステータの間に配設されると共に互いに異なる方向の複数の振動を組み合わせた複合振動を発生させて2つのステータを振動させることにより各ステータの対応するロータとの接触部分に円又は楕円運動を形成して2つのロータを同時に回転駆動する1つの振動手段とを備えるものである。
【0006】
複合振動を構成する複数の振動の振動モードの組み合わせを選択することにより、振動手段は2つのロータを互いに同一方向または反対方向に回転駆動することができる。
また、振動手段は、互いに積層された複数の圧電素子板からなる複合振動子を有し、圧電素子板の積層方向の両端部に2つのステータがそれぞれ配置されるように構成することができる。このとき、複数の圧電素子板は、互いに異なる方向の複数の振動にそれぞれ対応することが好ましい。
【0007】
2つのステータのそれぞれ対応するロータとの接触部分は、互いに異なる形状または大きさに形成することもできる。例えば、2つのステータのそれぞれ対応するロータとの接触部分を互いに異なる半径を有する球面または円周面に形成してもよい。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、1つの振動手段により複数のロータを駆動することができる振動アクチュエータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1に、この発明の実施の形態1に係る振動アクチュエータを示す。この振動アクチュエータは、超音波振動を利用してロータを回転させる超音波アクチュエータであり、アクチュエータ本体1と、このアクチュエータ本体1が回転駆動するための2つのロータA及びBを有している。アクチュエータ本体1は、円筒状の1つの複合振動子2と、この複合振動子2の両端部にそれぞれ配置される第1のステータ3及び第2のステータ4とを有している。これら第1のステータ3及び第2のステータ4は、互いの間に複合振動子2を挟持すると共に複合振動子2に通された連結ボルト5を介して互いに連結されており、ほぼ円柱状の外形を有するアクチュエータ本体1が構成されている。ここで、説明の便宜上、第2のステータ4から第1のステータ3へと向かうアクチュエータ本体1の中心軸をZ軸と規定し、Z軸に対して垂直方向にX軸が、Z軸及びX軸に対して垂直にY軸がそれぞれ延びているものとする。
【0010】
複合振動子2は、それぞれXY平面上に位置し且つ互いに重ね合わされた平板状の第1の圧電素子部31及び第2の圧電素子部32を有している。これらの圧電素子部31及び32が絶縁シート33〜35を介して第1のステータ3及び第2のステータ4から、また互いに絶縁された状態で配置されている。また、この振動アクチュエータは、第1の圧電素子部31及び第2圧電素子部32に駆動電圧を印加してそれぞれを駆動するための駆動回路36を有している。
【0011】
第1のステータ3及び第2のステータ4にはそれぞれ、複合振動子2に接する面とは反対側に凹部6及び7が形成されており、各凹部6及び7の開口端周縁部にはXY平面上に位置する環状の角部8及び9が形成されている。ここで、第1のロータAは、第1のステータ3の凹部6に対向し且つ凹部6の内径よりも大きい直径を有する半球形状の凸部10を有し、その凸部10が第1のステータ3の角部8に当接して回転自在に支持されている。同様に、第2のロータBは、第2のステータ4の凹部7に対向し且つ凹部7の内径よりも大きい直径を有する半球形状の凸部11を有し、その凸部11が第2のステータ4の角部9に当接して回転自在に支持されている。また、これらのロータA及びBはそれぞれバネ12及び13により対応するステータ3及び4に加圧接触されている。
【0012】
図2に示されるように、複合振動子2の第1の圧電素子部31は、それぞれ円板形状を有する電極板31a、圧電素子板31b、電極板31c、圧電素子板31d及び電極板31eが順次重ね合わされた構造を有している。同様に、第2の圧電素子部32は、それぞれ円板形状を有する電極板32a、圧電素子板32b、電極板32c、圧電素子板32d及び電極板32eが順次重ね合わされた構造を有している。
【0013】
第1の圧電素子部31の両面部分に配置されている電極板31a及び電極板31eと、第2の圧電素子部32の両面部分に配置されている電極板32a及び電極板32eがそれぞれ電気的に接地されている。また、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dの間に配置されている電極板31cと、第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dの間に配置されている電極板32cとからそれぞれ端子が引き出されて駆動回路36に接続されている。
【0014】
図3に示されるように、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dは、Y軸方向に2分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれZ軸方向(厚み方向)に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板31bと圧電素子板31dは互いに裏返しに配置されている。
第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dは、2分割されることなく全体がZ軸方向(厚み方向)に膨張あるいは収縮の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板32bと圧電素子板32dは互いに裏返しに配置されている。
【0015】
次に、この実施の形態1に係る振動アクチュエータの動作について説明する。駆動回路36から第1の圧電素子部31の電極板31cに交流電圧を印加して第1の圧電素子部31にY軸方向の1次モードのたわみ振動を発生させると、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dの2分割された部分がZ軸方向に膨張と収縮を交互に繰り返し、図4(a)に示されるように、アクチュエータ本体1が振動する。ここで、図4(a)のアクチュエータ本体1の各部分のY軸方向の変位を図4(b)に示す。図4(b)から、アクチュエータ本体1の両端部、すなわち第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9は互いに同位相で振動することがわかる。
【0016】
また、駆動回路36から第2の圧電素子部32の電極板32cに交流電圧を印加して第2の圧電素子部32にZ軸方向の1次モードの縦振動を発生させると、第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dがZ軸方向に膨張と収縮を繰り返し、図5(a)に示されるように、アクチュエータ本体1が振動する。ここで、図5(a)のアクチュエータ本体1の各部分のZ軸方向の変位をY軸方向に変換したものを図5(b)に示す。図5(b)から、アクチュエータ本体1の両端部、すなわち第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9は互いに逆位相で振動することがわかる。
【0017】
そこで、第1の圧電素子部31の電極板31cと第2の圧電素子部32の電極板32cとに位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加して、複合振動子2によりY軸方向の1次モードのたわみ振動とZ軸方向の1次モードの縦振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9は、Y軸方向の1次モードのたわみ振動によりY軸方向に互いに同位相で変位すると共に、Z軸方向の1次モードの縦振動によりZ軸方向の互いに逆位相で変位するため、図6に示されるように、これら第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9とにYZ面内における互いに反対方向の楕円運動がそれぞれ発生する。したがって、第1のステータ3の角部8に加圧接触されている第1のロータAと第2のステータ4の角部9に加圧接触されている第2のロータBは、X軸回りに互いに同時に且つ反対方向に回転駆動されることとなる。
【0018】
また、第1の圧電素子部31に2次モードのY軸方向のたわみ振動を発生させたときのアクチュエータ本体1の各部分のY軸方向の変位を図7に示す。図7から、アクチュエータ本体1の両端部、すなわち第1のステータ3の角部8及び第2のステータ4の角部9が互いに逆位相で振動することがわかる。
【0019】
そこで、第1の圧電素子部31の電極板31cと第2の圧電素子部32の電極板32cとに位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加して、複合振動子2によりY軸方向の2次モードのたわみ振動とZ軸方向の1次モードの縦振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9は、Y軸方向の2次モードのたわみ振動によりY軸方向に互いに逆位相で変位すると共に、Z軸方向の1次モードの縦振動によりZ軸方向に互いに逆位相で変位するため、図8に示されるように、これら第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9とにYZ面内における互いに同一方向の楕円運動がそれぞれ発生する。したがって、第1のステータ3の角部8に加圧接触されている第1のロータAと第2のステータ4の角部9に加圧接触されている第2のロータBは、X軸回りに互いに同時に且つ同一方向に回転駆動されることとなる。
【0020】
以上のように、1つの複合振動子2により複合振動を発生させて各ステータ3及び4のそれぞれ対応するロータA及びBとの接触部分に楕円運動を形成することにより、2つのロータA及びBを同時に回転駆動することができる。したがって、この発明の振動アクチュエータを用いれば、回転駆動するための複数の関節部を有する関節機構などを単純な構成により実現することができ、小型化及び軽量化を図ることができる。
また、Z軸方向の縦振動の振動モードとY軸方向のたわみ振動の振動モードとの組み合わせを選択することにより、第1のロータAと第2のロータBとを互いに同一方向または反対方向にそれぞれ回転駆動することができる。
【0021】
この振動アクチュエータは、超音波振動を利用した超音波アクチュエータであるため、高トルク性を有すると共にギヤを用いることなく駆動することができる。
また、バネ12及び13や、圧電素子部31及び32と駆動回路36を接続する配線などをアクチュエータ本体1及びロータA及びBの内部に収容するように構成すれば、全体をより小型化することが可能である。
【0022】
なお、ここで、第2の圧電素子部32にZ軸方向の2次モードの縦振動を発生させたときのアクチュエータ本体1の各部分のZ軸方向の変位をY軸方向に変換したものを図9に示す。図9から、アクチュエータ本体1の両端部、すなわち第1のステータ3の角部8及び第2のステータ4の角部9が互いに同位相で振動することがわかる。
したがって、Y軸方向の1次モードのたわみ振動とZ軸方向の2次モードの縦振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、Y軸方向の2次モードのたわみ振動とZ軸方向の1次モードの縦振動とを組み合わせた複合振動を発生させたときと同様に、2つのロータA及びBをX軸回りに互いに同一方向に回転駆動することができる。
【0023】
また、この振動アクチュエータは、アクチュエータ本体1を固定物に固定して用いる、あるいは、第1のロータA及び第2のロータBのうち一方を固定物に固定して用いることができる。
【0024】
例えば、第2のロータBを固定物に固定して用いる場合に、複合振動子2によりZ軸方向の1次モードの縦振動とY軸方向の1次モードのたわみ振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、図10に示されるように、第2のロータBに対してアクチュエータ本体1が相対移動して回転すると共に、アクチュエータ本体1に対して第1のロータAがアクチュエータ本体1の回転方向と同じ方向に回転する。
また、複合振動子2により例えばZ軸方向の1次モードの縦振動とY軸方向の2次モードのたわみ振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、図11に示されるように、第2のロータBに対してアクチュエータ本体1が相対移動して回転すると共に、アクチュエータ本体1に対して第1のロータAがアクチュエータ本体1の回転方向とは反対の方向に回転する。
【0025】
なお、Y軸方向のたわみ振動を生じる第1の圧電素子部31またはZ軸方向の縦振動を生じる第2の圧電素子部32の代わりに、X軸方向のたわみ振動を生じる圧電素子部を用いることもできる。すなわち、X軸方向のたわみ振動とZ軸方向の縦振動を組み合わせた複合振動、あるいはX軸方向のたわみ振動とY軸方向のたわみ振動を組み合わせた複合振動を発生させることにより、2つのロータA及びBを同時にY軸回りまたはZ軸回りに回転させることができる。また、どちらの場合でも、複合振動を構成する2つの振動の振動モードの組み合わせを選択することで、2つのロータA及びBを互いに同一方向または反対方向にそれぞれ回転駆動することができる。
【0026】
実施の形態2.
次に図12を参照して、この発明の実施の形態2に係る振動アクチュエータについて説明する。この実施の形態2は、実施の形態1において、複合振動子2が、Y軸方向のたわみ振動を生じる第1の圧電素子部31及びZ軸方向の縦振動を生じる第2の圧電素子部32に加えて、X軸方向のたわみ振動を生じる第3の圧電素子部41を有するものである。第3の圧電素子部41は、図13に示されるような一対の圧電素子板41b及び41dを有している。これら一対の圧電素子板41b及び41dは、X軸方向に2分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれZ軸方向(厚み方向)に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板41bと圧電素子板41dは互いに裏返しに配置されている。
【0027】
なお、第3の圧電素子部41は、一対の圧電素子板41b及び41d以外は、第1の圧電素子部31または第2の圧電素子部32と同一の構成を有し、これら第1の圧電素子部31及び第2の圧電素子部32と共に互いに重ね合わされている。第3の圧電素子部41の両面部分に配置されている一対の電極板がそれぞれ電気的に接地されると共に、一対の圧電素子板41b及び41dの間に配置されている電極板が駆動回路36に接続されている。また、これら3つの圧電素子部31,32,41が絶縁シート33〜35,42を介して2つのステータ3及び4から、また互いに絶縁された状態で配置されている。
【0028】
駆動回路36から第3の圧電素子部41の電極板に交流電圧を印加して第3の圧電素子部41を駆動すると、第3の圧電素子部41の一対の圧電素子板41b及び41dの2分割された部分がZ軸方向に膨張と収縮を交互に繰り返し、第1のステータ3及び第2のステータ4にX軸方向のたわみ振動を発生する。
【0029】
そこで、複合振動子2を駆動することにより、第1の圧電素子部31によるY軸方向のたわみ振動、第2の圧電素子部32によるZ軸方向の縦振動、及び第3の圧電素子部41によるX軸方向のたわみ振動のうち2つまたは3つ全てを組み合わせた複合振動を発生させて、第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9に楕円振動をそれぞれ形成することにより、第1のロータA及び第2のロータBを同時に3次元方向に自由に回転駆動することができる。この場合にも、振動モードの組み合わせを選択することにより、2つのロータA及びBを互いに同一方向または反対方向に回転させることができる。
【0030】
実施の形態3.
次に図14を参照して、この発明の実施の形態3に係る振動アクチュエータについて説明する。この実施の形態3は、実施の形態1において、バネ12及び13の代わりに、伸縮自在のゴムカバー51を用いることにより、2つのロータA及びBをそれぞれ対応するステータ3及び4に加圧接触させるものである。ゴムカバー51は、円筒形状を有してアクチュエータ本体1の外周部全体を覆うと共に、中心軸方向に伸張された状態でその両端部がそれぞれ第1のロータA及び第2のロータBの外周部に固定されている。ゴムカバー51の付勢力により、2つのロータA及びBがそれぞれ対応するステータ3及び4の角部8及び9に加圧接触されている。したがって、実施の形態1と同様に、1つの複合振動子2により2つのロータA及びBを回転駆動することができる。
【0031】
なお、実施の形態2の振動アクチュエータに対しても、バネ12及び13の代わりに、ゴムカバー51を用いることにより、ロータA及びBをそれぞれ対応するステータ3及び4に加圧接触することができる。
【0032】
実施の形態4.
次に図15を参照して、この発明の実施の形態4に係る振動アクチュエータについて説明する。この実施の形態4は、実施の形態1において、ステータ3及び4の凹部とロータA及びBの凸部との関係を互いに逆転させたものである。すなわち、ステータ3及び4は、複合振動子2に接する面とは反対側に半球形状の凸部61及び62をそれぞれ有すると共に、ロータA及びBには、それぞれ対応するステータ3及び4に対向する面に凹部63及び64が形成されている。ロータA及びBの凹部63及び64の開口端周縁部にそれぞれ環状の角部が形成されており、各ロータA及びBの角部が対応するステータ3及び4の凸部61及び62に当接して回転自在に支持されている。
なお、ロータA及びBは、実施の形態1と同様に、それぞれバネ12及び13により対応するステータ3及び4に加圧接触されている。
【0033】
このように構成しても、複合振動子2により複合振動を発生させてステータ3及び4のそれぞれ対応するロータA及びBとの接触部分に楕円運動を形成することにより、2つのロータA及びBをそれぞれ回転駆動すると共に、複合振動を構成する2つの振動の振動モードの組み合わせを選択することにより2つのロータA及びBを互いに同一方向または反対方向にそれぞれ回転駆動することが可能である。これにより、実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0034】
なお、実施の形態2及び3の振動アクチュエータにおいても、ステータ3及び4に凸部が、ロータA及びBに凹部がそれぞれ形成されていてもよい。
【0035】
実施の形態5.
次に図16を参照して、この発明の実施の形態5に係る振動アクチュエータについて説明する。この実施の形態5は、実施の形態1において、第2のステータ4はそのままで、第1のステータとして、ロータAに接する接触部分に向かうほど徐々に縮径するように形成されたステータ71を用いるものである。このため、複合振動子2の駆動時に第1のステータ71のロータAとの接触部分に生じる楕円運動は、第2のステータ4のロータBとの接触部分に生じる楕円運動よりも大きい振幅を有し、第1のロータAに生じる回転トルクが第2のロータBに生じる回転トルクより大きくなる。このように、第1のステータ71及び第2のステータ4のそれぞれ対応するロータA及びBとの接触部分を互いに異なる形状に形成することにより、2つのロータA及びBに互いに異なる大きさの回転トルクを生じることができる。
【0036】
なお、実施の形態2及び3においても、2つのステータのそれぞれ対応するロータA及びBとの接触部分を互いに異なる形状に形成することにより、2つのロータA及びBに互いに異なる大きさの回転トルクを生じることができる。
【0037】
また、実施の形態4において、例えば図17に示されるように、互いに半径の大きさが異なる半球形状の凸部81及び82を有する一対のステータ83及び84や、例えば図18に示されるように、先端に向かうほど徐々に縮径する円錐台状の凸部91と円柱状の凸部92をそれぞれ有する一対のステータ93及び94を用いることもできる。いずれの場合も、2つのロータA及びBに対して互いに異なる大きさの回転トルクを生じることができる。
【0038】
なお、ステータではなく、2つのロータのそれぞれ対応するステータとの接触部分を互いに異なる形状または大きさに形成してもよい。
また、上記各実施の形態では、X軸方向のたわみ振動、Y軸方向のたわみ振動、Z軸方向の縦振動をそれぞれ別の圧電素子部で発生させ、振動を合成させて複合振動を発生させていたが、一つの圧電素子部を複数に分極し、各分極電極に印加する電圧を個別にコントロールしても良い。すなわち位相、振幅などの異なる交流電圧を合成した電圧を各分極電極に印加して単一の圧電素子部で複合振動を発生させても良い。
また、上記各実施の形態では、ステータとロータとの接触部分に楕円運動を発生させていたが、各軸方向の振幅を制御することで円運動を発生させても良い。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】この発明の実施の形態1に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図2】実施の形態1で用いられた複合振動子の構成を示す部分断面図である。
【図3】実施の形態1で用いられた複合振動子の2対の圧電素子板の分極方向を示す斜視図である。
【図4】(a)はアクチュエータ本体がY軸方向の1次モードのたわみ振動で振動する様子を示す図であり、(b)は(a)のアクチュエータ本体の各部分のY軸方向の変位を示す図である。
【図5】(a)はアクチュエータ本体がZ軸方向の1次モードの縦振動で振動する様子を示す図であり、(b)は(a)のアクチュエータ本体の各部分のZ軸方向の変位をY軸方向に変換して示す図である。
【図6】実施の形態1における2つのロータが互いに反対方向に回転駆動される様子を示す図である。
【図7】Y軸方向の2次モードのたわみ振動で振動するアクチュエータ本体の各部分のY軸方向の変位を示す図である。
【図8】実施の形態1における2つのロータが互いに同一方向に回転駆動される様子を示す図である。
【図9】Z軸方向の2次モードの縦振動で振動するアクチュエータ本体の各部分のZ軸方向の変位をY軸方向に変換して示す図である。
【図10】一方のロータが固定物に固定されているときにアクチュエータ本体と他方のロータが互いに同一方向に回転する様子を示す図である。
【図11】一方のロータが固定物に固定されているときにアクチュエータ本体と他方のロータが互いに反対方向に回転する様子を示す図である。
【図12】この発明の実施の形態2に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図13】実施の形態2で用いられた複合振動子の3対の圧電素子板の分極方向を示す斜視図である。
【図14】この発明の実施の形態3に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図15】この発明の実施の形態4に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図16】この発明の実施の形態5に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図17】この発明の実施の形態5の変形例におけるアクチュエータ本体を示す側面図である。
【図18】この発明の実施の形態5の別の変形例におけるアクチュエータ本体を示す側面図である。
【符号の説明】
【0040】
1 アクチュエータ本体、2 複合振動子、3,71,83,93 第1のステータ、4,84,94 第2のステータ、5 連結ボルト、6,7,63,64 凹部、8,9 角部、10,11,61,62,81,82,91,92 凸部、12,13 バネ、31 第1の圧電素子部、32 第2の圧電素子部、31a,31c,31e,32a,32c,32e 電極板、31b,31d,32b,32d,41b,41d 圧電素子板、33〜35,42 絶縁シート、36 駆動回路、41 第3の圧電素子部、51 ゴムカバー、A,B ロータ。
【技術分野】
【0001】
この発明は、振動アクチュエータに係り、特に振動手段でステータを振動させることによりステータに接触されたロータを回転駆動する振動アクチュエータに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、特許文献1に、超音波振動を利用してロータを回転させる振動アクチュエータが開示されている。この振動アクチュエータは、互いに重ね合わされた複数の圧電素子板からなる複合振動子を振動手段として有し、複合振動子の一方の端部に配設されたステータにより1つのロータが接触支持されている。複合振動子の複数の圧電素子板に駆動電圧を印加し、互いに異なる方向の複数の振動を発生すると共にこれらの振動を組み合わせた複合振動を形成してステータを振動させることによりロータが回転駆動される。
【0003】
【特許文献1】特開平11−220892号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、特許文献1の振動アクチュエータでは、1つの複合振動子により1つのロータが回転されるため、複数のロータをそれぞれ回転しようとするときには、それぞれのロータ毎に専用の複合振動子を設ける必要があるだけでなく、複数のロータにそれぞれ対応した複数の複合振動子を互いに独立して駆動制御する必要があり、装置が複雑化してしまうという問題点があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされたもので、1つの振動手段により複数のロータを駆動することができる振動アクチュエータを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
この発明に係る振動アクチュエータは、2つのステータと、2つのステータにそれぞれ対応して接触配置される2つのロータと、2つのステータの間に配設されると共に互いに異なる方向の複数の振動を組み合わせた複合振動を発生させて2つのステータを振動させることにより各ステータの対応するロータとの接触部分に円又は楕円運動を形成して2つのロータを同時に回転駆動する1つの振動手段とを備えるものである。
【0006】
複合振動を構成する複数の振動の振動モードの組み合わせを選択することにより、振動手段は2つのロータを互いに同一方向または反対方向に回転駆動することができる。
また、振動手段は、互いに積層された複数の圧電素子板からなる複合振動子を有し、圧電素子板の積層方向の両端部に2つのステータがそれぞれ配置されるように構成することができる。このとき、複数の圧電素子板は、互いに異なる方向の複数の振動にそれぞれ対応することが好ましい。
【0007】
2つのステータのそれぞれ対応するロータとの接触部分は、互いに異なる形状または大きさに形成することもできる。例えば、2つのステータのそれぞれ対応するロータとの接触部分を互いに異なる半径を有する球面または円周面に形成してもよい。
【発明の効果】
【0008】
この発明によれば、1つの振動手段により複数のロータを駆動することができる振動アクチュエータが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0009】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態1.
図1に、この発明の実施の形態1に係る振動アクチュエータを示す。この振動アクチュエータは、超音波振動を利用してロータを回転させる超音波アクチュエータであり、アクチュエータ本体1と、このアクチュエータ本体1が回転駆動するための2つのロータA及びBを有している。アクチュエータ本体1は、円筒状の1つの複合振動子2と、この複合振動子2の両端部にそれぞれ配置される第1のステータ3及び第2のステータ4とを有している。これら第1のステータ3及び第2のステータ4は、互いの間に複合振動子2を挟持すると共に複合振動子2に通された連結ボルト5を介して互いに連結されており、ほぼ円柱状の外形を有するアクチュエータ本体1が構成されている。ここで、説明の便宜上、第2のステータ4から第1のステータ3へと向かうアクチュエータ本体1の中心軸をZ軸と規定し、Z軸に対して垂直方向にX軸が、Z軸及びX軸に対して垂直にY軸がそれぞれ延びているものとする。
【0010】
複合振動子2は、それぞれXY平面上に位置し且つ互いに重ね合わされた平板状の第1の圧電素子部31及び第2の圧電素子部32を有している。これらの圧電素子部31及び32が絶縁シート33〜35を介して第1のステータ3及び第2のステータ4から、また互いに絶縁された状態で配置されている。また、この振動アクチュエータは、第1の圧電素子部31及び第2圧電素子部32に駆動電圧を印加してそれぞれを駆動するための駆動回路36を有している。
【0011】
第1のステータ3及び第2のステータ4にはそれぞれ、複合振動子2に接する面とは反対側に凹部6及び7が形成されており、各凹部6及び7の開口端周縁部にはXY平面上に位置する環状の角部8及び9が形成されている。ここで、第1のロータAは、第1のステータ3の凹部6に対向し且つ凹部6の内径よりも大きい直径を有する半球形状の凸部10を有し、その凸部10が第1のステータ3の角部8に当接して回転自在に支持されている。同様に、第2のロータBは、第2のステータ4の凹部7に対向し且つ凹部7の内径よりも大きい直径を有する半球形状の凸部11を有し、その凸部11が第2のステータ4の角部9に当接して回転自在に支持されている。また、これらのロータA及びBはそれぞれバネ12及び13により対応するステータ3及び4に加圧接触されている。
【0012】
図2に示されるように、複合振動子2の第1の圧電素子部31は、それぞれ円板形状を有する電極板31a、圧電素子板31b、電極板31c、圧電素子板31d及び電極板31eが順次重ね合わされた構造を有している。同様に、第2の圧電素子部32は、それぞれ円板形状を有する電極板32a、圧電素子板32b、電極板32c、圧電素子板32d及び電極板32eが順次重ね合わされた構造を有している。
【0013】
第1の圧電素子部31の両面部分に配置されている電極板31a及び電極板31eと、第2の圧電素子部32の両面部分に配置されている電極板32a及び電極板32eがそれぞれ電気的に接地されている。また、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dの間に配置されている電極板31cと、第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dの間に配置されている電極板32cとからそれぞれ端子が引き出されて駆動回路36に接続されている。
【0014】
図3に示されるように、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dは、Y軸方向に2分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれZ軸方向(厚み方向)に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板31bと圧電素子板31dは互いに裏返しに配置されている。
第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dは、2分割されることなく全体がZ軸方向(厚み方向)に膨張あるいは収縮の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板32bと圧電素子板32dは互いに裏返しに配置されている。
【0015】
次に、この実施の形態1に係る振動アクチュエータの動作について説明する。駆動回路36から第1の圧電素子部31の電極板31cに交流電圧を印加して第1の圧電素子部31にY軸方向の1次モードのたわみ振動を発生させると、第1の圧電素子部31の一対の圧電素子板31b及び31dの2分割された部分がZ軸方向に膨張と収縮を交互に繰り返し、図4(a)に示されるように、アクチュエータ本体1が振動する。ここで、図4(a)のアクチュエータ本体1の各部分のY軸方向の変位を図4(b)に示す。図4(b)から、アクチュエータ本体1の両端部、すなわち第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9は互いに同位相で振動することがわかる。
【0016】
また、駆動回路36から第2の圧電素子部32の電極板32cに交流電圧を印加して第2の圧電素子部32にZ軸方向の1次モードの縦振動を発生させると、第2の圧電素子部32の一対の圧電素子板32b及び32dがZ軸方向に膨張と収縮を繰り返し、図5(a)に示されるように、アクチュエータ本体1が振動する。ここで、図5(a)のアクチュエータ本体1の各部分のZ軸方向の変位をY軸方向に変換したものを図5(b)に示す。図5(b)から、アクチュエータ本体1の両端部、すなわち第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9は互いに逆位相で振動することがわかる。
【0017】
そこで、第1の圧電素子部31の電極板31cと第2の圧電素子部32の電極板32cとに位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加して、複合振動子2によりY軸方向の1次モードのたわみ振動とZ軸方向の1次モードの縦振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9は、Y軸方向の1次モードのたわみ振動によりY軸方向に互いに同位相で変位すると共に、Z軸方向の1次モードの縦振動によりZ軸方向の互いに逆位相で変位するため、図6に示されるように、これら第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9とにYZ面内における互いに反対方向の楕円運動がそれぞれ発生する。したがって、第1のステータ3の角部8に加圧接触されている第1のロータAと第2のステータ4の角部9に加圧接触されている第2のロータBは、X軸回りに互いに同時に且つ反対方向に回転駆動されることとなる。
【0018】
また、第1の圧電素子部31に2次モードのY軸方向のたわみ振動を発生させたときのアクチュエータ本体1の各部分のY軸方向の変位を図7に示す。図7から、アクチュエータ本体1の両端部、すなわち第1のステータ3の角部8及び第2のステータ4の角部9が互いに逆位相で振動することがわかる。
【0019】
そこで、第1の圧電素子部31の電極板31cと第2の圧電素子部32の電極板32cとに位相を90度シフトさせた交流電圧をそれぞれ印加して、複合振動子2によりY軸方向の2次モードのたわみ振動とZ軸方向の1次モードの縦振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9は、Y軸方向の2次モードのたわみ振動によりY軸方向に互いに逆位相で変位すると共に、Z軸方向の1次モードの縦振動によりZ軸方向に互いに逆位相で変位するため、図8に示されるように、これら第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9とにYZ面内における互いに同一方向の楕円運動がそれぞれ発生する。したがって、第1のステータ3の角部8に加圧接触されている第1のロータAと第2のステータ4の角部9に加圧接触されている第2のロータBは、X軸回りに互いに同時に且つ同一方向に回転駆動されることとなる。
【0020】
以上のように、1つの複合振動子2により複合振動を発生させて各ステータ3及び4のそれぞれ対応するロータA及びBとの接触部分に楕円運動を形成することにより、2つのロータA及びBを同時に回転駆動することができる。したがって、この発明の振動アクチュエータを用いれば、回転駆動するための複数の関節部を有する関節機構などを単純な構成により実現することができ、小型化及び軽量化を図ることができる。
また、Z軸方向の縦振動の振動モードとY軸方向のたわみ振動の振動モードとの組み合わせを選択することにより、第1のロータAと第2のロータBとを互いに同一方向または反対方向にそれぞれ回転駆動することができる。
【0021】
この振動アクチュエータは、超音波振動を利用した超音波アクチュエータであるため、高トルク性を有すると共にギヤを用いることなく駆動することができる。
また、バネ12及び13や、圧電素子部31及び32と駆動回路36を接続する配線などをアクチュエータ本体1及びロータA及びBの内部に収容するように構成すれば、全体をより小型化することが可能である。
【0022】
なお、ここで、第2の圧電素子部32にZ軸方向の2次モードの縦振動を発生させたときのアクチュエータ本体1の各部分のZ軸方向の変位をY軸方向に変換したものを図9に示す。図9から、アクチュエータ本体1の両端部、すなわち第1のステータ3の角部8及び第2のステータ4の角部9が互いに同位相で振動することがわかる。
したがって、Y軸方向の1次モードのたわみ振動とZ軸方向の2次モードの縦振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、Y軸方向の2次モードのたわみ振動とZ軸方向の1次モードの縦振動とを組み合わせた複合振動を発生させたときと同様に、2つのロータA及びBをX軸回りに互いに同一方向に回転駆動することができる。
【0023】
また、この振動アクチュエータは、アクチュエータ本体1を固定物に固定して用いる、あるいは、第1のロータA及び第2のロータBのうち一方を固定物に固定して用いることができる。
【0024】
例えば、第2のロータBを固定物に固定して用いる場合に、複合振動子2によりZ軸方向の1次モードの縦振動とY軸方向の1次モードのたわみ振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、図10に示されるように、第2のロータBに対してアクチュエータ本体1が相対移動して回転すると共に、アクチュエータ本体1に対して第1のロータAがアクチュエータ本体1の回転方向と同じ方向に回転する。
また、複合振動子2により例えばZ軸方向の1次モードの縦振動とY軸方向の2次モードのたわみ振動とを組み合わせた複合振動を発生させると、図11に示されるように、第2のロータBに対してアクチュエータ本体1が相対移動して回転すると共に、アクチュエータ本体1に対して第1のロータAがアクチュエータ本体1の回転方向とは反対の方向に回転する。
【0025】
なお、Y軸方向のたわみ振動を生じる第1の圧電素子部31またはZ軸方向の縦振動を生じる第2の圧電素子部32の代わりに、X軸方向のたわみ振動を生じる圧電素子部を用いることもできる。すなわち、X軸方向のたわみ振動とZ軸方向の縦振動を組み合わせた複合振動、あるいはX軸方向のたわみ振動とY軸方向のたわみ振動を組み合わせた複合振動を発生させることにより、2つのロータA及びBを同時にY軸回りまたはZ軸回りに回転させることができる。また、どちらの場合でも、複合振動を構成する2つの振動の振動モードの組み合わせを選択することで、2つのロータA及びBを互いに同一方向または反対方向にそれぞれ回転駆動することができる。
【0026】
実施の形態2.
次に図12を参照して、この発明の実施の形態2に係る振動アクチュエータについて説明する。この実施の形態2は、実施の形態1において、複合振動子2が、Y軸方向のたわみ振動を生じる第1の圧電素子部31及びZ軸方向の縦振動を生じる第2の圧電素子部32に加えて、X軸方向のたわみ振動を生じる第3の圧電素子部41を有するものである。第3の圧電素子部41は、図13に示されるような一対の圧電素子板41b及び41dを有している。これら一対の圧電素子板41b及び41dは、X軸方向に2分割された部分が互いに逆極性を有してそれぞれZ軸方向(厚み方向)に膨張と収縮の反対の変形挙動を行うように分極されており、圧電素子板41bと圧電素子板41dは互いに裏返しに配置されている。
【0027】
なお、第3の圧電素子部41は、一対の圧電素子板41b及び41d以外は、第1の圧電素子部31または第2の圧電素子部32と同一の構成を有し、これら第1の圧電素子部31及び第2の圧電素子部32と共に互いに重ね合わされている。第3の圧電素子部41の両面部分に配置されている一対の電極板がそれぞれ電気的に接地されると共に、一対の圧電素子板41b及び41dの間に配置されている電極板が駆動回路36に接続されている。また、これら3つの圧電素子部31,32,41が絶縁シート33〜35,42を介して2つのステータ3及び4から、また互いに絶縁された状態で配置されている。
【0028】
駆動回路36から第3の圧電素子部41の電極板に交流電圧を印加して第3の圧電素子部41を駆動すると、第3の圧電素子部41の一対の圧電素子板41b及び41dの2分割された部分がZ軸方向に膨張と収縮を交互に繰り返し、第1のステータ3及び第2のステータ4にX軸方向のたわみ振動を発生する。
【0029】
そこで、複合振動子2を駆動することにより、第1の圧電素子部31によるY軸方向のたわみ振動、第2の圧電素子部32によるZ軸方向の縦振動、及び第3の圧電素子部41によるX軸方向のたわみ振動のうち2つまたは3つ全てを組み合わせた複合振動を発生させて、第1のステータ3の角部8と第2のステータ4の角部9に楕円振動をそれぞれ形成することにより、第1のロータA及び第2のロータBを同時に3次元方向に自由に回転駆動することができる。この場合にも、振動モードの組み合わせを選択することにより、2つのロータA及びBを互いに同一方向または反対方向に回転させることができる。
【0030】
実施の形態3.
次に図14を参照して、この発明の実施の形態3に係る振動アクチュエータについて説明する。この実施の形態3は、実施の形態1において、バネ12及び13の代わりに、伸縮自在のゴムカバー51を用いることにより、2つのロータA及びBをそれぞれ対応するステータ3及び4に加圧接触させるものである。ゴムカバー51は、円筒形状を有してアクチュエータ本体1の外周部全体を覆うと共に、中心軸方向に伸張された状態でその両端部がそれぞれ第1のロータA及び第2のロータBの外周部に固定されている。ゴムカバー51の付勢力により、2つのロータA及びBがそれぞれ対応するステータ3及び4の角部8及び9に加圧接触されている。したがって、実施の形態1と同様に、1つの複合振動子2により2つのロータA及びBを回転駆動することができる。
【0031】
なお、実施の形態2の振動アクチュエータに対しても、バネ12及び13の代わりに、ゴムカバー51を用いることにより、ロータA及びBをそれぞれ対応するステータ3及び4に加圧接触することができる。
【0032】
実施の形態4.
次に図15を参照して、この発明の実施の形態4に係る振動アクチュエータについて説明する。この実施の形態4は、実施の形態1において、ステータ3及び4の凹部とロータA及びBの凸部との関係を互いに逆転させたものである。すなわち、ステータ3及び4は、複合振動子2に接する面とは反対側に半球形状の凸部61及び62をそれぞれ有すると共に、ロータA及びBには、それぞれ対応するステータ3及び4に対向する面に凹部63及び64が形成されている。ロータA及びBの凹部63及び64の開口端周縁部にそれぞれ環状の角部が形成されており、各ロータA及びBの角部が対応するステータ3及び4の凸部61及び62に当接して回転自在に支持されている。
なお、ロータA及びBは、実施の形態1と同様に、それぞれバネ12及び13により対応するステータ3及び4に加圧接触されている。
【0033】
このように構成しても、複合振動子2により複合振動を発生させてステータ3及び4のそれぞれ対応するロータA及びBとの接触部分に楕円運動を形成することにより、2つのロータA及びBをそれぞれ回転駆動すると共に、複合振動を構成する2つの振動の振動モードの組み合わせを選択することにより2つのロータA及びBを互いに同一方向または反対方向にそれぞれ回転駆動することが可能である。これにより、実施の形態1と同様の効果が得られる。
【0034】
なお、実施の形態2及び3の振動アクチュエータにおいても、ステータ3及び4に凸部が、ロータA及びBに凹部がそれぞれ形成されていてもよい。
【0035】
実施の形態5.
次に図16を参照して、この発明の実施の形態5に係る振動アクチュエータについて説明する。この実施の形態5は、実施の形態1において、第2のステータ4はそのままで、第1のステータとして、ロータAに接する接触部分に向かうほど徐々に縮径するように形成されたステータ71を用いるものである。このため、複合振動子2の駆動時に第1のステータ71のロータAとの接触部分に生じる楕円運動は、第2のステータ4のロータBとの接触部分に生じる楕円運動よりも大きい振幅を有し、第1のロータAに生じる回転トルクが第2のロータBに生じる回転トルクより大きくなる。このように、第1のステータ71及び第2のステータ4のそれぞれ対応するロータA及びBとの接触部分を互いに異なる形状に形成することにより、2つのロータA及びBに互いに異なる大きさの回転トルクを生じることができる。
【0036】
なお、実施の形態2及び3においても、2つのステータのそれぞれ対応するロータA及びBとの接触部分を互いに異なる形状に形成することにより、2つのロータA及びBに互いに異なる大きさの回転トルクを生じることができる。
【0037】
また、実施の形態4において、例えば図17に示されるように、互いに半径の大きさが異なる半球形状の凸部81及び82を有する一対のステータ83及び84や、例えば図18に示されるように、先端に向かうほど徐々に縮径する円錐台状の凸部91と円柱状の凸部92をそれぞれ有する一対のステータ93及び94を用いることもできる。いずれの場合も、2つのロータA及びBに対して互いに異なる大きさの回転トルクを生じることができる。
【0038】
なお、ステータではなく、2つのロータのそれぞれ対応するステータとの接触部分を互いに異なる形状または大きさに形成してもよい。
また、上記各実施の形態では、X軸方向のたわみ振動、Y軸方向のたわみ振動、Z軸方向の縦振動をそれぞれ別の圧電素子部で発生させ、振動を合成させて複合振動を発生させていたが、一つの圧電素子部を複数に分極し、各分極電極に印加する電圧を個別にコントロールしても良い。すなわち位相、振幅などの異なる交流電圧を合成した電圧を各分極電極に印加して単一の圧電素子部で複合振動を発生させても良い。
また、上記各実施の形態では、ステータとロータとの接触部分に楕円運動を発生させていたが、各軸方向の振幅を制御することで円運動を発生させても良い。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】この発明の実施の形態1に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図2】実施の形態1で用いられた複合振動子の構成を示す部分断面図である。
【図3】実施の形態1で用いられた複合振動子の2対の圧電素子板の分極方向を示す斜視図である。
【図4】(a)はアクチュエータ本体がY軸方向の1次モードのたわみ振動で振動する様子を示す図であり、(b)は(a)のアクチュエータ本体の各部分のY軸方向の変位を示す図である。
【図5】(a)はアクチュエータ本体がZ軸方向の1次モードの縦振動で振動する様子を示す図であり、(b)は(a)のアクチュエータ本体の各部分のZ軸方向の変位をY軸方向に変換して示す図である。
【図6】実施の形態1における2つのロータが互いに反対方向に回転駆動される様子を示す図である。
【図7】Y軸方向の2次モードのたわみ振動で振動するアクチュエータ本体の各部分のY軸方向の変位を示す図である。
【図8】実施の形態1における2つのロータが互いに同一方向に回転駆動される様子を示す図である。
【図9】Z軸方向の2次モードの縦振動で振動するアクチュエータ本体の各部分のZ軸方向の変位をY軸方向に変換して示す図である。
【図10】一方のロータが固定物に固定されているときにアクチュエータ本体と他方のロータが互いに同一方向に回転する様子を示す図である。
【図11】一方のロータが固定物に固定されているときにアクチュエータ本体と他方のロータが互いに反対方向に回転する様子を示す図である。
【図12】この発明の実施の形態2に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図13】実施の形態2で用いられた複合振動子の3対の圧電素子板の分極方向を示す斜視図である。
【図14】この発明の実施の形態3に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図15】この発明の実施の形態4に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図16】この発明の実施の形態5に係る振動アクチュエータを示す断面図である。
【図17】この発明の実施の形態5の変形例におけるアクチュエータ本体を示す側面図である。
【図18】この発明の実施の形態5の別の変形例におけるアクチュエータ本体を示す側面図である。
【符号の説明】
【0040】
1 アクチュエータ本体、2 複合振動子、3,71,83,93 第1のステータ、4,84,94 第2のステータ、5 連結ボルト、6,7,63,64 凹部、8,9 角部、10,11,61,62,81,82,91,92 凸部、12,13 バネ、31 第1の圧電素子部、32 第2の圧電素子部、31a,31c,31e,32a,32c,32e 電極板、31b,31d,32b,32d,41b,41d 圧電素子板、33〜35,42 絶縁シート、36 駆動回路、41 第3の圧電素子部、51 ゴムカバー、A,B ロータ。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
2つのステータと、
前記2つのステータにそれぞれ対応して接触配置される2つのロータと、
前記2つのステータの間に配設されると共に互いに異なる方向の複数の振動を組み合わせた複合振動を発生させて前記2つのステータを振動させることにより各ステータの対応するロータとの接触部分に円又は楕円運動を形成して前記2つのロータを同時に回転駆動する1つの振動手段と
を備えることを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項2】
前記複合振動を構成する複数の振動の振動モードの組み合わせを選択することにより前記振動手段は前記2つのロータを互いに同一方向または反対方向に回転駆動する請求項1に記載の振動アクチュエータ。
【請求項3】
前記振動手段は、互いに積層された複数の圧電素子板からなる複合振動子を有し、前記圧電素子板の積層方向の両端部に前記2つのステータがそれぞれ配置されている請求項1または2に記載の振動アクチュエータ。
【請求項4】
前記複数の圧電素子板は、互いに異なる方向の複数の振動にそれぞれ対応している請求項3に記載の振動アクチュエータ。
【請求項5】
前記2つのステータのそれぞれ対応するロータとの接触部分は、互いに異なる形状または大きさに形成されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
【請求項6】
前記2つのステータのそれぞれ対応するロータとの接触部分は、互いに異なる半径を有する球面または円周面に形成されている請求項5に記載の振動アクチュエータ。
【請求項1】
2つのステータと、
前記2つのステータにそれぞれ対応して接触配置される2つのロータと、
前記2つのステータの間に配設されると共に互いに異なる方向の複数の振動を組み合わせた複合振動を発生させて前記2つのステータを振動させることにより各ステータの対応するロータとの接触部分に円又は楕円運動を形成して前記2つのロータを同時に回転駆動する1つの振動手段と
を備えることを特徴とする振動アクチュエータ。
【請求項2】
前記複合振動を構成する複数の振動の振動モードの組み合わせを選択することにより前記振動手段は前記2つのロータを互いに同一方向または反対方向に回転駆動する請求項1に記載の振動アクチュエータ。
【請求項3】
前記振動手段は、互いに積層された複数の圧電素子板からなる複合振動子を有し、前記圧電素子板の積層方向の両端部に前記2つのステータがそれぞれ配置されている請求項1または2に記載の振動アクチュエータ。
【請求項4】
前記複数の圧電素子板は、互いに異なる方向の複数の振動にそれぞれ対応している請求項3に記載の振動アクチュエータ。
【請求項5】
前記2つのステータのそれぞれ対応するロータとの接触部分は、互いに異なる形状または大きさに形成されている請求項1〜4のいずれか一項に記載の振動アクチュエータ。
【請求項6】
前記2つのステータのそれぞれ対応するロータとの接触部分は、互いに異なる半径を有する球面または円周面に形成されている請求項5に記載の振動アクチュエータ。
【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17】
【図18】
【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17】
【図18】
【公開番号】特開2007−282424(P2007−282424A)
【公開日】平成19年10月25日(2007.10.25)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2006−107670(P2006−107670)
【出願日】平成18年4月10日(2006.4.10)
【出願人】(000003218)株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】(304021417)国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成19年10月25日(2007.10.25)
【国際特許分類】
【出願日】平成18年4月10日(2006.4.10)
【出願人】(000003218)株式会社豊田自動織機 (4,162)
【出願人】(304021417)国立大学法人東京工業大学 (1,821)
【Fターム(参考)】
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