JPH0386087A

JPH0386087A - アクチュエータ

Info

Publication number: JPH0386087A
Application number: JP1222314A
Authority: JP
Inventors: Naoto Iwao; 直人岩尾
Original assignee: Brother Industries Ltd
Current assignee: Brother Industries Ltd
Priority date: 1989-08-29
Filing date: 1989-08-29
Publication date: 1991-04-11

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】［産業上の利用分野］本発明は、回転２自由度の駆動方向を有するアクチュエ
ータに関するものである。

［従来技術］例えば光学の分野において回転２自由度アクチュエータ
は重要な役割を担っている。従来の回転２自由度アクチ
ュエータは、送りネジと歯車と前記送りネジを駆動する
駆動手段である電磁モータより威る。

［発明が解決しようとする課Ｍ１しかしながら、上述のような構成では、■歯車のバック
ラッシュや歯ガタにより十分な精度が得られない。

■電磁モータの高速回転低トルクの出力を低速回転高ト
ルクに変換する減速機を必要としたため駆動部が大型化
し、アクチュエータの小型化が困難である等の問題があ
った。

［発明の目的１本発明は、上述した問題点を解決するためになされたも
のであり、十分な精度が得られ、また小型化が容易に可
能である回転２自由度アクチュエータを提供することを
目的としている。

［課題を解決するための手段］この目的を達成するために本発明のアクチュエータは、
回転２自由度を有する可動子と、該可動子に回転２自由
度の駆動力を与えるｆｆｉ勅手段とを有するアクチュエ
ータにおいて、前記駆動手段として超音波振動子を有す
ることを特徴とし、また、前記超音波振動子を複数備え
ることを特徴とする。

さらに本発明のアクチュエータは、前記可動子が、少な
くとも前記複数の超音波振動子が当接される部位は略球
あるいは略球穀形状を有することを特徴とする。さらに
＊た、本発明のアクチュエータは、前記超音波振動子が
第１平面と、該第１平面に対し略直交する第２平面とを
有する弾性体と、該弾性体に一方向の振動を励起する第
１の励振体と、前記一方向とは異なる他方向の振動を励
起する第２の励振体とから威り、両振動の合成により略
楕円振動が励起されることを特徴とし、また、前記弾性
体に励起される前記一方向の振動が前記弾性体の屈曲振
動であり、前記他方向の振動が前記弾性体の伸＄ｌｉ！
振動であることを特徴とする。

［作用１上記の構成を有する本発明のアクチュエータは、前記弾
性体に着設された前記第１及び第２ｒａ振体に所定の周
波数のミス信号を印加すると、該弾性体の所定位置に略
楕円振動が励起される。このように構成された複数の超
音波振動子に可動子を当接すると前記略楕円振動により
該可動子に回転方向２自由度の駆動力が与えられる。

［実施例１以下、本発明を具体化した一実施例を図面を参照して説
明する。

第１図ないし第２図は本実施例の回転２自由度アクチュ
エータを示したものである。また、第３図は本実施例の
回転２自由度アクチュエータに用いた超音波振動子であ
る。

本実施例の回転２自由度アクチュエータ１は、超音波振
動子２ａ、２ｂ、半球状の可動子３より成る。前記超音
波振動子２ａ、２ｂは矩形平板形状を有する弾性体２１
の上面に該弾性体２１に曲げ振動を励振するための第１
圧電体２２が着設されている。該弾性体２１において、
前記着設面と略直交する側面には、該弾性体２１に縦振
動を励振するための第２圧電体２３が着設されている。

更に該弾性体２１は、その厚さ方向に所定の周波数ｆに
おいて両端自由端２次モードで曲げ振動し、且つ同一の
周波数ｆにより長さ方向に両端自由端１次モードで縦振
動するように形状寸法を調節されている。

一般に、弾性体中を伝播する縦振動の共振周波数は、該
弾性体の長さに依存する。また弾性体の厚さ方向の曲げ
振動の共振周波数は、前記長さ及びｒ！Ｉさに依存する
。従って、前述のような弾性体２１を設計する事は容易
であるので、その詳細は省く。

以上のよつ１こ構成された超音波振動子２ａ、２ｂは、
各々の長さ方向が略直交するように前記可動子３の当接
面３１に当接されでいる。前記可動子３は半球状の当接
面３１と可動面３２より成る６次に上述のように構成し
た回転２自由度アクチュエータ１の作用を説明する。ｆ
ｆｉ音波振動子２ａに着設された第１及び第２圧電体に
図示しない電源から所定の周波数ｆのミス信号を印加す
ると、該超音波振動子２ａには略楕円振動が励起され、
該略楕円振動により直配当接面３１に矢印入方向の駆動
力が与えられる。また、同様に超音波振動子２ｂに所定
の周波数ｆの型式信号を印加すると前記当接面３１は矢
印Ｂ方向に駆動される。矢印Ａ方向及びＢ方向の駆動力
の合成により前記当接面３１には回転２自由度の駆動力
が与えられ、その結果、可動面３２は回転方向２自由度
に駆動される。

尚、上記実施例では縦振動１次モードと曲げ振動２次モ
ードを例にとって説明したが、縦振動と曲げ振動の共振
周波数が大略一致し、同時に少なくとも１ケ所以上で該
２方向振動の節を一致させられるならば、さらに高次モ
ードを利用する事も可能である。

更に、上記実施例は振動子の駆動素子として圧電体を使
用したが、これに限定されるものではなく電気エネルギ
ーを機械エネルギーに変換できるその他の素子、例えば
電歪素子、磁歪素子等を用いてもよい。また、実施例で
は超音波振動子の形状を平板状とする例について説明し
たが、長さ方向に振動、厚さ方向に曲げ振動が励起され
、略楕円運動が発生するものならばその形状は平板形状
に限定されるものではない。

さらにまた本実施例では可動子を半球状としたが、回転
方向に２自由度を有するものであればその形状は半球状
に限定されない。その他、本発明の趣旨を逸脱しない範
囲で種々の変形が可能である。

［発明の効果１以上詳述したことから明らかなように、本発明によれば
、送りネジや歯車を不要としているので、バックラッシ
ュや歯が夕を無くすことが可能となりそれにより精度を
大幅に向上できる。また、減速機を不要としたので、小
型になり、その結果該回転２自由度アクチュエータを用
いる装置の構成の自由度を大幅に向上することが容易に
可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第３図までは本発明を具体化した実施例を示
すもので、第１図は本実施例の正面図であり、第２図は
本実施例の側面図であり、第３図は本実施例の回転２自
由度アクチュエータに用いた超音波振動子の斜視図であ
る。１・・・回転２自由度アクチュエータ、２ａ、２ｂ・・
・超音波振動子、３・・・可動子、２１・・・弾性体、
２２・・・第１圧電体、２３・・・第２圧電体。

Claims

【特許請求の範囲】１、回転２自由度を有する可動子と、該可動子に回転２自由度の駆動力を与える駆動手段とを
有するアクチュエータにおいて、前記駆動手段として超
音波振動子を有することを特徴とするアクチュエータ。２、請求項１記載のアクチュエータにおいて、前記超音
波振動子を複数備えることを特徴とするアクチュエータ。３、請求項１ないし２記載のアクチュエータにおいて、前記可動子が、少なくとも前記複数の超音波振動子が当接される部位は
略球あるいは略球穀形状を有することを特徴とするアク
チュエータ。４、請求項１ないし３記載のアクチュエータにおいて、前記超音波振動子が第１平面と、該第１平面に対し略直
交する第２平面とを有する弾性体と、該弾性体に一方向
の振動を励起する第１の励振体と、前記一方向とは異なる他方向の振動を励起する第２の励
振体とから成り、両振動の合成により略楕円振動が励起されることを特徴
とするアクチュエータ。５、請求項１ないし４記載のアクチュエータにおいて、前記弾性体に励起される前記一方向の振動が前記弾性体
の屈曲振動であり、前記他方向の振動が前記弾性体の伸
縮振動であることを特徴とするアクチュエータ。