專利名稱：超聲波線性電動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用了超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，特別是涉及一種用簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)使小型化成為可能的超聲波線性電動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為取代電磁型電動(dòng)機(jī)的新型電動(dòng)機(jī)，超聲波電動(dòng)機(jī)受到人們的關(guān)注。這樣的超聲波電動(dòng)機(jī)與以前的電磁型電動(dòng)機(jī)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)(1)由于沒有齒輪，因此能夠獲得低速高推力。
(2)保持力大。
(3)行程長(zhǎng)，分辨率高。
(4)安靜性好。
(4)不產(chǎn)生磁噪音，并不受噪音的影響。
就具有這樣優(yōu)點(diǎn)的以往的線性(リニア)超聲波電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，有本申請(qǐng)人提出的例如日本專利特開平7-163162號(hào)公報(bào)所公開的超聲波振動(dòng)器和使用了該超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)。下面，參照附圖對(duì)上述特開平7-163162號(hào)公報(bào)提案中的以往的超聲波線性電動(dòng)機(jī)進(jìn)行說(shuō)明。
圖18及圖19為以往的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的構(gòu)成示例的說(shuō)明圖，圖18為詳細(xì)表示該超聲波線性電動(dòng)機(jī)所使用的超聲波振動(dòng)器的基本部分的主要部分的分解透視圖，圖19為所述超聲波振動(dòng)器的正面圖。
首先，對(duì)超聲波振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
如圖18所示，上述提案中的超聲波線性電動(dòng)機(jī)所使用的以往的超聲波振動(dòng)器50包括層疊型壓電元件50A，該層疊型壓電元件50A層疊有多枚矩形薄壓電板51，為了夾持這些層疊的多枚壓電板51，在疊層的最上層和最下層層疊有沒有施加電極的、作為絕緣體的壓電板52、53。并且，該層疊型壓電元件50A具有在各壓電板之間交錯(cuò)地插入內(nèi)部電極54a和內(nèi)部電極54b這樣的結(jié)構(gòu)。
壓電板51的內(nèi)部電極54a、54b設(shè)置在將該壓電板51的全域分成2部分的上半部分區(qū)域。內(nèi)部電極54a延伸到振動(dòng)器(壓電板51)的側(cè)面基端部形成，并且，內(nèi)部電極54b延伸到振動(dòng)器(壓電板51)的上面基端部形成。
這些壓電板51和內(nèi)部電極54a、54b定位在鈦酸鋯酸鉛(以后稱PZT)印刷電路基板上印刷了電極的上面，通過(guò)以層疊狀態(tài)燒結(jié)，制成層疊型壓電元件50A。另外，通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，在壓電板51、52、53層疊的狀態(tài)，該內(nèi)部電極54a從側(cè)面部露出，同時(shí)內(nèi)部電極54b從上面部露出。
用上述結(jié)構(gòu)的層疊型壓電元件50A構(gòu)成的超聲波振動(dòng)器50，如圖19所示的那樣，在層疊型壓電元件50A的兩側(cè)側(cè)面部?jī)?nèi)部電極54a露出的位置(左右2個(gè)接地)及層疊型壓電元件50A的上面部?jī)?nèi)部電極54b露出的位置(上面2個(gè)A相和B相)，分別設(shè)置了由導(dǎo)電構(gòu)件形成的外部電極55。
另外，在超聲波振動(dòng)器50中，在從層疊型壓電元件50A的上面部左側(cè)抽出的內(nèi)部電極54b上安裝外部電極55，將做成的電氣端子作為A相，在從上面部右側(cè)抽出的內(nèi)部電極54b上安裝外部電極55，將做成的電氣端子作為B相，并且，將配置在該超聲波振動(dòng)器50的兩側(cè)側(cè)面部的外部電極55作為接地(GND)。
并且，在外部電極55上，雖然圖中沒有示出，但分別用釬焊連接有導(dǎo)線，這些導(dǎo)線與圖中沒有示出的壓電板51的驅(qū)動(dòng)電路連接。
在層疊型壓電元件50A的底面的規(guī)定位置并設(shè)有圖中沒有示出的用于與被驅(qū)動(dòng)體接觸滑動(dòng)的凸起狀的驅(qū)動(dòng)子56。這些驅(qū)動(dòng)子56設(shè)置在使超聲波振動(dòng)器50作橢圓振動(dòng)的任意位置上。
并且，在超聲波振動(dòng)器50的中央部設(shè)置了小的通孔，該通孔上裝著有銷57。
為了用上述結(jié)構(gòu)的超聲波振動(dòng)器50構(gòu)成超聲波線性電動(dòng)機(jī)并使其動(dòng)作，設(shè)置了與所述銷57結(jié)合、沿圖中向下的方向按壓驅(qū)動(dòng)子56的按壓裝置，與該超聲波振動(dòng)器50的驅(qū)動(dòng)子56接觸、相對(duì)于該驅(qū)動(dòng)子56移動(dòng)的被驅(qū)動(dòng)體，由此構(gòu)成超聲波線性電動(dòng)機(jī)。
另外，雖然圖中沒有表示，但被驅(qū)動(dòng)體被線性導(dǎo)向裝置保持，與所述驅(qū)動(dòng)子56接觸，并能夠一邊被該線性導(dǎo)向裝置引導(dǎo)一邊滑動(dòng)。
下面說(shuō)明上述超聲波振動(dòng)器50的動(dòng)作。
在使用了上述結(jié)構(gòu)的超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)中，通過(guò)圖中沒有示出的導(dǎo)線給外部電極55施加直流電壓，使外部電極被極化處理。
并且，如果在上述A相和B相上施加相位相差π/2的交流電壓(頻率為其超聲波振動(dòng)器50的共振頻率)，則通過(guò)激起線性縱向振動(dòng)和2次彎曲振動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)子56的位置能夠激起順時(shí)針或逆時(shí)針的超聲波橢圓振動(dòng)。通過(guò)產(chǎn)生該超聲波橢圓振動(dòng)，此時(shí)，被驅(qū)動(dòng)子56按壓的被驅(qū)動(dòng)體能夠被向左或者向右驅(qū)動(dòng)，其結(jié)果，能夠起到超聲波線性電動(dòng)機(jī)的作用。
但是，上述以前這樣的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，由于超聲波線性電動(dòng)機(jī)的被驅(qū)動(dòng)體只能往一個(gè)方向移動(dòng)，并且，為了減小移動(dòng)時(shí)的摩擦，需要用具有十字輥等的線性導(dǎo)向裝置保持。其原因是因?yàn)槿绻苿?dòng)方向的負(fù)荷過(guò)大，被驅(qū)動(dòng)體的動(dòng)作不穩(wěn)定，或者變成不能動(dòng)作的狀態(tài)。因此，在謀求超聲波線性電動(dòng)機(jī)小型化時(shí)，存在即使減小超聲波振動(dòng)器的大小、按壓裝置的大小或者被驅(qū)動(dòng)體的大小，由于必需該線性導(dǎo)向裝置，因此也存在整體尺寸變大這樣的問題。
或者，作為其他的以往的技術(shù)，有日本專利特開平9-19172號(hào)公告所描述的線性超聲波激勵(lì)器。下面參照?qǐng)D20就該提案的線性超聲波激勵(lì)器進(jìn)行說(shuō)明。
圖20為表示上述以前的線性超聲波激勵(lì)器的大致結(jié)構(gòu)的分解透視圖。
如圖20所示，本例的線性超聲波激勵(lì)器60由基座61、框構(gòu)件62、側(cè)板63、導(dǎo)向構(gòu)件65、上面板66、振動(dòng)器68、彈性構(gòu)件69、可動(dòng)導(dǎo)軌70、板71、墊塊72和雙面膠帶73構(gòu)成。
振動(dòng)器68被一對(duì)彈性構(gòu)件69上下夾持，通過(guò)底板(圖中沒有示出)安置在基座61上，雖然圖中沒有表示，但在表面和里面上形成有與高頻電極相連的電極。并且，雖然圖中沒有表示，但通過(guò)利用上部備有邊緣的柱環(huán)貫穿振動(dòng)器68、彈性構(gòu)件69、底板(圖中沒有示出)及基座61的中央孔、將止動(dòng)構(gòu)件系著在下端部，將所述基座61、底板、彈性構(gòu)件69及振動(dòng)器68夾持在邊緣與基座61之間。
通過(guò)給振動(dòng)器68施加高頻電壓，在夾持導(dǎo)軌間的間隔的方向?qū)⒄駝?dòng)器68的周面施壓抵接、同時(shí)在一個(gè)側(cè)面具有沿整個(gè)長(zhǎng)度延伸的V型槽(圖中沒有示出)的一對(duì)可動(dòng)導(dǎo)軌70，沿A-B方向移動(dòng)。并且，連接有一對(duì)可動(dòng)導(dǎo)軌70的板71用雙面膠帶73通過(guò)由彈性材料形成的墊塊72安裝到可動(dòng)導(dǎo)軌70上。
通過(guò)采用上述結(jié)構(gòu)，提供能夠獲得穩(wěn)定的直進(jìn)動(dòng)作的線性超聲波激勵(lì)器60。
但是，上述特開平9-19172號(hào)公報(bào)中所敘述的以前的提案雖然能夠縮小超聲波振動(dòng)器的大小或按壓裝置的大小，但由于不是超聲波振動(dòng)器本身自行的自行式結(jié)構(gòu)，因此實(shí)際移動(dòng)的一對(duì)可動(dòng)導(dǎo)軌，或使這些可動(dòng)導(dǎo)軌能夠滑動(dòng)的球軸承、與可動(dòng)導(dǎo)軌連接的板等不可欠缺，零部件數(shù)量多，制造工程復(fù)雜，并且由于這個(gè)原因，不能滿足超聲波線性電動(dòng)機(jī)的小型化。并且，如果考慮超聲波線性電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作性能，只有圓形的超聲波振動(dòng)器的周面的一部分與可動(dòng)導(dǎo)軌抵接，并且，由于是難以充分發(fā)揮該超聲波振動(dòng)器的超聲波橢圓振動(dòng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的結(jié)構(gòu)，結(jié)果還存在不能獲得滿意的可動(dòng)導(dǎo)軌的走行性的可能。
并且，如上所述，上述特開平7-163162號(hào)公報(bào)中敘述的以前的提案由于只能使超聲波線性電動(dòng)機(jī)的被驅(qū)動(dòng)體向一個(gè)方向移動(dòng)，并且為了減小移動(dòng)時(shí)的摩擦，需要用具有十字輥等的線性導(dǎo)向裝置保持，因此存在即使減小超聲波振動(dòng)器的大小、按壓裝置的大小或者被驅(qū)動(dòng)體的大小，整體尺寸也變大了，結(jié)果不能使裝置小型化這樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種使超聲波振動(dòng)器的走行性穩(wěn)定，并能夠使裝置整體小型化的超聲波線性電動(dòng)機(jī)。
概括地說(shuō)，本發(fā)明的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，包括付與按壓力的第1及第2導(dǎo)向裝置和超聲波振動(dòng)器，該超聲波振動(dòng)器包括至少在2個(gè)位置設(shè)置的壓電體部，多個(gè)與所述第1導(dǎo)向裝置相對(duì)、具有承受上述按壓力的部分的第1接觸部，至少1個(gè)與上述第2導(dǎo)向裝置接觸、具有承受上述按壓力的部分的第2接觸部；通過(guò)給所述壓電體部施加隨時(shí)間變動(dòng)的電壓，激勵(lì)所述超聲波振動(dòng)器，使得在所述第1或第2接觸部中的至少一個(gè)接觸部產(chǎn)生橢圓運(yùn)動(dòng)這樣的振動(dòng)，使所述超聲波振動(dòng)器相對(duì)所述第1或第2導(dǎo)向裝置移動(dòng)。由于通過(guò)這樣的結(jié)構(gòu)，來(lái)構(gòu)成使所述超聲波振動(dòng)器相對(duì)所述第1或第2導(dǎo)向裝置移動(dòng)的自行式超聲波線性電動(dòng)機(jī)，因此能夠?qū)崿F(xiàn)輸出穩(wěn)定的小型超聲波線性電動(dòng)機(jī)。


圖1 表示本發(fā)明的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的第1實(shí)施形態(tài)、說(shuō)明該超聲波線性電動(dòng)機(jī)中搭載的超聲波振動(dòng)器的大概結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)2 詳細(xì)表示圖1所示的超聲波振動(dòng)器的基本部分的主要部分的分解透視3 表示本實(shí)施形態(tài)的超聲波振動(dòng)器的動(dòng)作狀態(tài)的透視4 用于說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的超聲波振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)子近旁產(chǎn)生的激勵(lì)作用的說(shuō)明5 用于說(shuō)明使用了超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的構(gòu)成6 表示超聲波線性電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)向框體的形狀的變形例的結(jié)構(gòu)7 表示超聲波線性電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)向框體的形狀的其他變形例的結(jié)構(gòu)8 表示本實(shí)施形態(tài)的變形例、構(gòu)成導(dǎo)向框體移動(dòng)的被動(dòng)式時(shí)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)9 表示壓電體層疊部的內(nèi)部電極形狀的變形例的主要部分的分解透視10 表示壓電體層疊部的內(nèi)部電極形狀的其他變形例的主要部分的分解透視11 表示本發(fā)明所涉及的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的第2實(shí)施形態(tài)、說(shuō)明該超聲波線性電動(dòng)機(jī)中搭載的超聲波振動(dòng)器的大概結(jié)構(gòu)的正面12 用于說(shuō)明使用了超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)13 表示本發(fā)明的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的第3實(shí)施形態(tài)、說(shuō)明該超聲波線性電動(dòng)機(jī)中搭載的超聲波振動(dòng)器的大概結(jié)構(gòu)的正面14 詳細(xì)表示超聲波振動(dòng)器的基本部分的主要部分的分解透視15 表示本發(fā)明所涉及的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的第4實(shí)施形態(tài)、說(shuō)明該超聲波線性電動(dòng)機(jī)中搭載的超聲波振動(dòng)器的大概結(jié)構(gòu)的正面16 表示了超聲波振動(dòng)器中壓電體層上下面的主要部分的透視17 表示了與圖16所示的壓電體層相鄰的壓電體層的上下面的主要部分的透視18 詳細(xì)表示了以往的超聲波線性電動(dòng)機(jī)所使用的超聲波振動(dòng)器的基本部分的主要部分的分解透視19 以往的超聲波振動(dòng)器的正面20 表示以往的其他的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的大致結(jié)構(gòu)的分解透視21 表示第1實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)子的配置結(jié)構(gòu)的變形例的結(jié)構(gòu)22 表示第1實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的導(dǎo)向框體的形狀及驅(qū)動(dòng)子的形狀的變形例的結(jié)構(gòu)圖具體實(shí)施方式
通過(guò)以下詳細(xì)的說(shuō)明，本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)將更加明顯。
下面參照

本發(fā)明的實(shí)施形態(tài)。
第1實(shí)施形態(tài)結(jié)構(gòu)圖1至圖5表示本發(fā)明所涉及的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的第1實(shí)施形態(tài)，圖1為說(shuō)明該超聲波線性電動(dòng)機(jī)所搭載的超聲波振動(dòng)器的大致結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖，圖1(A)為該超聲波振動(dòng)器的正面圖，圖1(B)為該超聲波振動(dòng)器的側(cè)面圖，圖2為詳細(xì)表示圖1所示的超聲波振動(dòng)器的基本部分的主要部分的分解透視圖，圖3為表示本實(shí)施形態(tài)的超聲波振動(dòng)器的動(dòng)作狀態(tài)的透視圖，圖3(A)表示共振縱向振動(dòng)狀態(tài)，圖3(B)表示共振彎曲振動(dòng)狀態(tài)。并且，圖4為用于說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的超聲波振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)子近旁產(chǎn)生的激勵(lì)作用的說(shuō)明圖，圖4(A)表示施加給A相的交流電壓比施加給B相的電壓遲π/2個(gè)相位，圖4(B)表示與之相反，施加給A相的交流電壓比施加給B相的電壓超前π/2個(gè)相位。并且，圖5為用于說(shuō)明使用了上述超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的說(shuō)明圖，圖5(A)為該超聲波線性電動(dòng)機(jī)的正面圖，圖5(B)為該超聲波線性電動(dòng)機(jī)的側(cè)面圖。
首先，參照?qǐng)D1詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)所搭載的超聲波振動(dòng)器的構(gòu)成。
本實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)30的特征在于，為了達(dá)到上述目的，構(gòu)成為超聲波振動(dòng)器本身能夠自走的自行式；并如圖1所示，搭載層疊式超聲波振動(dòng)器10而構(gòu)成。
如圖1(A)、圖1(B)所示，該超聲波振動(dòng)器10由方柱形的壓電體層疊部11、粘接在該壓電體層疊部11的底面2個(gè)位置及上面2個(gè)位置的驅(qū)動(dòng)子12、分別設(shè)置在所述壓電體層疊部11的左右兩側(cè)面各2個(gè)位置的外部電極13構(gòu)成。
壓電體層疊部11的詳細(xì)結(jié)構(gòu)后面敘述，它層疊了多枚實(shí)施了內(nèi)部電極處理的薄矩形壓電體層21，為了夾持這些層疊的多枚壓電體層21，在疊層的最上層和最下層層疊了作為絕緣體的、沒有施加電極的絕緣體層24A、24B。并且，壓電體層疊部11構(gòu)成壓電體層疊部11A、11B，壓電體層疊部11A、11B具有如同2個(gè)壓電元件的作用。
在壓電體層疊部11的側(cè)面，將外部電極13安裝在從該壓電體層疊部11的圖中右側(cè)側(cè)面抽出的內(nèi)部電極露出部25A、25B(參照?qǐng)D2)上形成2個(gè)電氣端子(A+、A-兩個(gè)端子)，將這2個(gè)端子作為A(A相)。并且，將外部電極13安裝在從該壓電體層疊部11的圖中左側(cè)側(cè)面抽出的內(nèi)部電極露出部25A、25B(參照?qǐng)D2)上形成2個(gè)電氣端子(B+、B-兩個(gè)端子)，將這2個(gè)端子作為B(B相)。此時(shí)，對(duì)于A-、B-端子，由于分別作為A相、B相的接地，因此也可以用導(dǎo)線使它們處于同電位。
下面參照?qǐng)D2說(shuō)明所述壓電體層疊部11更詳細(xì)的結(jié)構(gòu)。
如圖2所示，壓電體層疊部11通過(guò)壓電體層21將第1內(nèi)部電極層22或第2內(nèi)部電極層23夾在中間，層疊多枚構(gòu)成。
壓電體層21為寬10毫米、高2.5毫米、厚(層疊方向的厚度)80微米的壓電元件，作為構(gòu)成壓電體層的材料，本實(shí)施形態(tài)用PZT(鈦酸鋯酸鉛)形成。并且，使用的PZT材料選擇使用Qm值大的硬系列材料，Qm值為2000。
并且，為了夾持復(fù)數(shù)層疊的壓電體層21，壓電體層疊部11在疊層的最初(最上)層和最后(最下)層層疊同樣用PZT材料形成并且作為絕緣體的、沒有施加電極的絕緣體層24A、24B。
這些絕緣體層24A、24B的厚度為40微米。這些絕緣體層24A、24B的露出在表面的一面由于沒有設(shè)置電極，為未極化的狀態(tài)，沒有壓電性，因此，實(shí)際上具有作為絕緣體的特性。
并且，設(shè)置在壓電體層21上的第1內(nèi)部電極層22及第2內(nèi)部電極層23形成為，其電極材料用銀鈀合金和銀構(gòu)成，厚度為4微米的形狀。并且，本實(shí)施形態(tài)的超聲波振動(dòng)器10合計(jì)層疊24層第1內(nèi)部電極層22及第2內(nèi)部電極層23，使所述壓電體層21與此相對(duì)應(yīng)層疊。并且，此時(shí)壓電體層21的層疊與所述第1內(nèi)部電極層22和第2內(nèi)部電極層23交替疊層。
即，構(gòu)成本實(shí)施形態(tài)的壓電體層21的各種構(gòu)件的疊放順序?yàn)榻^緣體層24A，第1內(nèi)部電極層22，壓電體層21，第2內(nèi)部電極層23，壓電體層21，……，壓電體層21，第1內(nèi)部電極層22，壓電體層21，第2內(nèi)部電極層23，絕緣體層24B。
下面說(shuō)明內(nèi)部電極的形狀。
設(shè)置在壓電體層21上的第1內(nèi)部電極層22，相對(duì)于壓電體層疊部11的斷面形狀，如圖1所示那樣配置在略上半部分的區(qū)域，詳細(xì)地如圖2所示，配置在該壓電體層21的一面的整個(gè)區(qū)域的上部，并且分成左右2塊這樣設(shè)置。并且，第1內(nèi)部電極層22的一部分延伸到壓電體層21的兩側(cè)側(cè)面的基端，分別形成內(nèi)部電極露出部25A。
并且，第2內(nèi)部電極層23，由于主要部分在略上半部分，因此與上述第1內(nèi)部電極層22大致相同地配置在該壓電體層21的一側(cè)的整個(gè)區(qū)域的上部，并且分成左右2塊這樣設(shè)置。并且，第2內(nèi)部電極層23的一部分延伸到超聲波振動(dòng)器10(壓電體層疊部11)的下半部分的兩側(cè)側(cè)面的基端部，分別形成內(nèi)部電極露出部25B。
以上表示了壓電體層疊部11的結(jié)構(gòu)，本實(shí)施形態(tài)中所述壓電體層疊部11的具體尺寸為寬10毫米，高2.5毫米，深2毫米。
具有這樣結(jié)構(gòu)的壓電體層疊部11構(gòu)成的超聲波振動(dòng)器10，如圖1(A)、圖1(B)所示那樣，在通過(guò)該壓電體層疊部11的第1內(nèi)部電極層22及第2內(nèi)部電極層23的一部分分別延伸到超聲波振動(dòng)器10的兩側(cè)側(cè)面基端部形成的內(nèi)部電極露出部25A、25B上，分別設(shè)置通過(guò)燒結(jié)銀形成的外部電極13。
雖然圖中沒有表示，但這些外部電極13上分別用釬焊連接有導(dǎo)線，這些導(dǎo)線與圖中沒有示出的壓電體層疊部11的驅(qū)動(dòng)電路連接。
作為使振動(dòng)器產(chǎn)生振動(dòng)(本實(shí)施例為縱向-彎曲振動(dòng))的壓電體，除如上所述在振動(dòng)器內(nèi)形成壓電體層疊部11A、11B以外，還可以是如日本專利特開平06-105571號(hào)公報(bào)的圖1所示的那樣，將層疊壓電元件組裝到彈性體中的構(gòu)件。由于這樣的層疊壓電元件能夠在低電壓下驅(qū)動(dòng)，因此對(duì)使包含電源的裝置整體小型化有利。當(dāng)然，在由于從外部裝置供給驅(qū)動(dòng)電壓等原因不需要小型化的場(chǎng)合，將單板的壓電體組裝到同樣的位置也能引起上述振動(dòng)。
并且，雖然在本實(shí)施形態(tài)中壓電體部只在2個(gè)位置，但如日本專利特開平07-163162號(hào)公報(bào)的圖8(第2實(shí)施例)所示的那樣，壓電體部不限于2個(gè)位置，只要是能夠引起縱向、曲線振動(dòng)，3個(gè)位置以上也可以。對(duì)于引起縱向、彎曲振動(dòng)的壓電體部的位置和施加的相位，特開平07-163162號(hào)公報(bào)中已有記載。
在壓電體層疊部11的底面及上面的規(guī)定位置，并設(shè)了多個(gè)用于與導(dǎo)向框體32的滑動(dòng)板33(參照?qǐng)D5)接觸滑動(dòng)的凸起形狀的驅(qū)動(dòng)子12。
在用該超聲波振動(dòng)器10構(gòu)成超聲波線性電動(dòng)機(jī)時(shí)，這些驅(qū)動(dòng)子12最好設(shè)置在能夠獲得最高水平的輸出特性的任意位置，即設(shè)置在超聲波振動(dòng)器10進(jìn)行最高水平的超聲波橢圓振動(dòng)的位置。由于進(jìn)行橢圓振動(dòng)是驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力源，所以一般這樣配置驅(qū)動(dòng)子至少1個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)子產(chǎn)生橢圓振動(dòng)，所有驅(qū)動(dòng)子部位產(chǎn)生的振動(dòng)所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力的總和不為0。
另外，在本例中，特別將多個(gè)驅(qū)動(dòng)子12中的與第1導(dǎo)向裝置接觸的驅(qū)動(dòng)子作為第1驅(qū)動(dòng)子，將與第2導(dǎo)向裝置接觸的驅(qū)動(dòng)子作為第2驅(qū)動(dòng)子。并且，這些第1及第2導(dǎo)向裝置分別構(gòu)成為有接觸部。
具體地，在圖1所示的超聲波振動(dòng)器10中，使所述驅(qū)動(dòng)子12與圖中沒有示出的被驅(qū)動(dòng)體(滑動(dòng)板22)實(shí)際接觸的位置最好位于彎曲振動(dòng)與其周邊相比為最大、存在極大值的位置，即處在彎曲振動(dòng)的波腹，進(jìn)行實(shí)際測(cè)定的結(jié)果為超聲波振動(dòng)器10的端部及離開超聲波振動(dòng)器10的端部約3毫米的位置。
并且，如果在下述動(dòng)作說(shuō)明部分?jǐn)⑹龅臈l件下施加電氣信號(hào)，雖然在振動(dòng)器10的所有端部產(chǎn)生同方向的橢圓振動(dòng)，但可以知道，同一面的左側(cè)和右側(cè)的相位相反，同一側(cè)的上面和下面的相位也相反。離開端部3毫米的部分與端部反方向回轉(zhuǎn)相，同一面的左和右還是相位相反，同一側(cè)的上面和下面的相位相反。
因此，如果像以下這樣在激起同一面的振動(dòng)方向相同、不同面的振動(dòng)方向相反這樣的橢圓振動(dòng)的部分上安裝驅(qū)動(dòng)器，則由于所有的驅(qū)動(dòng)器都對(duì)驅(qū)動(dòng)有貢獻(xiàn)，因此效果更好。但是，為了保持良好的平衡使驅(qū)動(dòng)器不至產(chǎn)生扭矩，也不一定非要兩個(gè)條件都滿足，例如，可以在激起至少一面的振動(dòng)方向相同的橢圓振動(dòng)的位置設(shè)置驅(qū)動(dòng)器，即使僅這樣選擇也能提高效果。
超聲波振動(dòng)器10還必須要有具有與第1及第2導(dǎo)向裝置接觸的接觸部的驅(qū)動(dòng)子12。本實(shí)施形態(tài)參考上述結(jié)果，如圖1(A)、圖1(B)所示，在超聲波振動(dòng)器10的底面、離開兩端部3毫米的位置粘接了2個(gè)驅(qū)動(dòng)子12，并且在該超聲波振動(dòng)器10的上面兩側(cè)端部粘接了2個(gè)。雖然在本圖中為粘接，當(dāng)然也可以與其他部分一體成型。
另外，對(duì)于一個(gè)導(dǎo)向裝置，驅(qū)動(dòng)子12的個(gè)數(shù)并不局限于此，3個(gè)以上也可以。并且，雖然一個(gè)也可以，但對(duì)于任何一個(gè)導(dǎo)向裝置，驅(qū)動(dòng)子12的個(gè)數(shù)必須在2個(gè)或2個(gè)以上。由于有隔開一定間隔的2個(gè)以上的驅(qū)動(dòng)子12，因此振動(dòng)器10沿導(dǎo)向裝置移動(dòng)時(shí)不會(huì)產(chǎn)生回轉(zhuǎn)，不需要防止旋轉(zhuǎn)等多余的結(jié)構(gòu)。但是，這些驅(qū)動(dòng)子12的位置關(guān)系必須使按壓不產(chǎn)生扭矩。本實(shí)施形態(tài)中，雖然取掉底面的驅(qū)動(dòng)子12中的1個(gè)也能滿足上述條件，但如果取掉上面的驅(qū)動(dòng)子12，由于按壓時(shí)生成扭矩使振動(dòng)器10傾斜了，因此存在不能驅(qū)動(dòng)的可能。即振動(dòng)器(與導(dǎo)向裝置相對(duì)的)移動(dòng)方向上的任一個(gè)驅(qū)動(dòng)子都不被相反一側(cè)的2個(gè)驅(qū)動(dòng)子所夾持。
因此，即使如圖21所示那樣的3個(gè)驅(qū)動(dòng)子的配置，由于不引起不必要的回轉(zhuǎn)，因此不必防止回轉(zhuǎn)，具有對(duì)小型化有利的長(zhǎng)處。3個(gè)驅(qū)動(dòng)子振動(dòng)器與4個(gè)驅(qū)動(dòng)子的相比零部件數(shù)少，對(duì)組裝有利。
并且如圖21所示，這樣的配置由于驅(qū)動(dòng)子12A與驅(qū)動(dòng)子12B與同一個(gè)導(dǎo)向裝置接觸，互相以相反的相位運(yùn)動(dòng)著，因此任何一個(gè)驅(qū)動(dòng)子的位置變換到導(dǎo)向裝置的側(cè)面，由于具有與滑動(dòng)板平行方向的速度分量，所以產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力。此時(shí)，其他的驅(qū)動(dòng)子變換到離開導(dǎo)向裝置的一側(cè)的位置，半個(gè)周期后該離開的驅(qū)動(dòng)子產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，由于1個(gè)周期中能夠進(jìn)行2次驅(qū)動(dòng)，因此空走時(shí)間減少，能夠穩(wěn)定行走，能夠有效地傳遞驅(qū)動(dòng)力。
并且，如圖21所示，由于驅(qū)動(dòng)子12A與驅(qū)動(dòng)子12C與不同的導(dǎo)向裝置接觸，互相以相反的相位運(yùn)動(dòng)，因此兩者同時(shí)按壓導(dǎo)向裝置，由于能夠一邊更有力地按壓導(dǎo)向裝置一邊驅(qū)動(dòng)，因此能夠有效地傳遞驅(qū)動(dòng)力。
這些驅(qū)動(dòng)子12用將礬土粉(alumina)分散到樹脂中固化后的材料構(gòu)成，其形狀如圖1所示，以寬1毫米、高0.5毫米、深1.8毫米的形狀成型。
下面說(shuō)明本實(shí)施形態(tài)的超聲波振動(dòng)器10的制造方法。
首先說(shuō)明壓電體層疊部11。
將PZT的焙燒結(jié)粉末與粘接劑混合做成泥狀，用薄膜敷貼法(ドクタ—プレ—タ)在薄膜上澆鑄(キヤステイング)，制成印刷電路基板(相當(dāng)于壓電體層21)。然后使印刷電路基板干燥，從薄膜上剝離。
接著，用具有第1內(nèi)部電極層22的形狀(1個(gè)也可以，多個(gè)也可以，參照?qǐng)D2)的膜片將電極材料印刷在第一印刷電路基板上。并且，用具有第2內(nèi)部電極層23的形狀(參照?qǐng)D2)的膜片將電極材料印刷在第二印刷電路基板上。
將這些第一印刷電路基板及第二印刷電路基板進(jìn)行正確定位交錯(cuò)地層疊。然后，將沒有印刷電極的第三印刷電路基板(相當(dāng)于絕緣體層24A、24B)層疊在疊層的最上面和最下面上。
這些層疊的印刷電路基板熱壓后用1200℃左右的溫度燒結(jié)，然后通過(guò)裁切成一定的形狀，生成相當(dāng)于壓電體層疊部11的壓電元件。
通過(guò)用燒結(jié)銀的方法將外部電極13形成在內(nèi)部電極露出部25A、25B(參照?qǐng)D2)上。然后，通過(guò)從外部給外部電極13的A相、B相施加直流高電壓，進(jìn)行極化。
這樣，就成為壓電體層疊部11。
并且，驅(qū)動(dòng)子12用環(huán)氧樹脂粘接在上面說(shuō)明過(guò)的規(guī)定的位置上。
最后，雖然圖中沒有表示，但在各外部電極13上釬焊或用柔性基板壓著設(shè)置導(dǎo)線電氣端子。這樣形成振動(dòng)器10。
下面參照?qǐng)D3及圖4說(shuō)明上面已經(jīng)說(shuō)明過(guò)的超聲波振動(dòng)器10的動(dòng)作。
現(xiàn)在，將相位相同、頻率在160千赫左右的交流電壓施加在圖1所示的超聲波振動(dòng)器10的上述A相、B相上。這樣，該超聲波振動(dòng)器10被激起線性縱向振動(dòng)?；蛘撸绻麑⑾辔幌喾?、頻率在160千赫左右的交流電壓施加在上述A相、B相上，則該超聲波振動(dòng)器10被激起2次彎曲振動(dòng)。
如果用有限元法計(jì)算機(jī)分析這些振動(dòng)，則能預(yù)想到圖3(A)所示那樣的共振縱向振動(dòng)的姿勢(shì)及圖3(B)所示那樣的共振彎曲振動(dòng)的姿勢(shì)，并且超聲波振動(dòng)測(cè)定的結(jié)果證實(shí)了這些。
本實(shí)施形態(tài)關(guān)于共振頻率，詳細(xì)地說(shuō)是設(shè)計(jì)成使彎曲2次振動(dòng)的共振頻率比1縱向線性振動(dòng)的共振頻率低百分幾左右(最好在3％左右)。由于采用這樣的結(jié)構(gòu)，大幅度地提高了后面說(shuō)明的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的輸出特性。
然后，將相位相差π/2、頻率在160千赫左右的交流電壓施加在超聲波振動(dòng)器10的A相及B相上，這樣，在該超聲波振動(dòng)器10的驅(qū)動(dòng)子12的位置能夠觀察到橢圓振動(dòng)。
此時(shí)，位于層疊超聲波振動(dòng)器10的底面的驅(qū)動(dòng)子12的位置的超聲波振動(dòng)引起的旋轉(zhuǎn)方向與粘接在上面的驅(qū)動(dòng)子12的位置的超聲波振動(dòng)引起的旋轉(zhuǎn)方向相反。
即如圖4(A)所示，當(dāng)施加在A相上的交流電壓的相位滯后于施加到B相上的交流電壓的相位π/2時(shí)，底面的驅(qū)動(dòng)子12逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，而上面的驅(qū)動(dòng)子12順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。如果這樣同一面的驅(qū)動(dòng)子同方向旋轉(zhuǎn)地配置，則能夠取得更加有效的驅(qū)動(dòng)力。
或者，如圖4(B)所示，當(dāng)施加在A相上的交流電壓的相位超前于施加到B相上的交流電壓的相位π/2時(shí)，則底面的驅(qū)動(dòng)子12順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，而上面的驅(qū)動(dòng)子12逆時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)。
下面參照?qǐng)D5就使用了上述超聲波振動(dòng)器10的超聲波線性電動(dòng)機(jī)30的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。
如圖5(A)、圖5(B)所示，本實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)30主要由上述結(jié)構(gòu)的超聲波振動(dòng)器10，一對(duì)保持該超聲波振動(dòng)器的導(dǎo)向裝置31，配置在所述一對(duì)導(dǎo)向裝置31的兩側(cè)面、為了以一定的壓力按壓收容的超聲波振動(dòng)器10和導(dǎo)向裝置31而給所述導(dǎo)向裝置31賦能的板簧34構(gòu)成。
導(dǎo)向裝置31不僅將按壓構(gòu)件(本實(shí)施形態(tài)為板簧34)的力傳遞給超聲波振動(dòng)器10，而且限制振動(dòng)器相對(duì)于導(dǎo)向裝置的運(yùn)動(dòng)，使其向?qū)蜓b置與振動(dòng)器的抵接面相垂直的方向。另外，雖然這里表示的是水平方向的控制也用與導(dǎo)向裝置成一體的構(gòu)件進(jìn)行的形態(tài)，但如后述那樣用別的構(gòu)件進(jìn)行也可以。
并且，雖然本實(shí)施形態(tài)表示的是控制振動(dòng)器的行進(jìn)方向?yàn)橹本€方向的一個(gè)例子，但如果使用垂直方向或者水平方向或者沿兩個(gè)方向緩慢彎曲的曲線形狀的導(dǎo)向裝置，也能夠沿該曲線驅(qū)動(dòng)。
即，如圖5(A)所示，本實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)30的結(jié)構(gòu)為，為了夾持所述超聲波振動(dòng)器10，并且與其相對(duì)的面上的驅(qū)動(dòng)子12接觸，而將2個(gè)導(dǎo)向裝置31配置在其相對(duì)的面上，來(lái)構(gòu)成自行式超聲波線性電動(dòng)機(jī)30。
如圖5(B)所示，夾持層疊超聲波振動(dòng)器10的導(dǎo)向裝置31主要由コ字形的導(dǎo)向框體32、粘接在該導(dǎo)向框體32內(nèi)部的上下內(nèi)表面上的滑動(dòng)板33構(gòu)成。
導(dǎo)向框體32為用鋁形成的構(gòu)件，滑動(dòng)板33為用氧化鋯陶瓷形成的構(gòu)件。
而且，為了給超聲波振動(dòng)器10與滑動(dòng)板33之間付與一定的按壓力，本實(shí)施形態(tài)設(shè)置了板簧34，通過(guò)該板簧34沿將2個(gè)導(dǎo)向裝置31互相拉近的方向賦能。即，如圖5(A)所示，板簧34為沿上下方向具有彈性的構(gòu)件，但在左右方向具有將上下2個(gè)導(dǎo)向裝置31固定、作為固定構(gòu)件的功能。另外，就按壓構(gòu)件來(lái)說(shuō)，除板簧以外，還可以是螺旋彈簧、磁鐵等，只要是沿縮短第1和第2導(dǎo)向裝置的距離的方向施力的構(gòu)件都可以。并且，為了使振動(dòng)器不致因?yàn)槲恢枚槐话磯夯蛘邏毫O端變?nèi)?，按壓?gòu)件最好盡量設(shè)置在靠近兩端的位置。
如圖5(A)所示，板簧34不僅配置在超聲波線性電動(dòng)機(jī)30的表面兩側(cè)端部2個(gè)、里面兩側(cè)端部2個(gè)，而且分別用螺釘36擰在導(dǎo)向裝置31上固定著。
實(shí)際，板簧34在自然狀態(tài)下稍微彎曲，在將該板簧34的兩個(gè)端部固定在兩個(gè)導(dǎo)向裝置31上時(shí)，調(diào)整到略微拉伸生產(chǎn)拉力這樣的形狀。
并且，下部的導(dǎo)向裝置31上設(shè)置了多個(gè)安裝固定用的孔37，利用該孔37用螺釘?shù)裙潭ㄔ趫D中沒有示出的基座上。另一方面，上部的導(dǎo)向裝置31不被固定在基座(圖中沒有示出)上，只用板簧34保持著。
因此，上下的導(dǎo)向裝置，特別是振動(dòng)器位于兩端附近時(shí)變得不平行(沒有振動(dòng)器的一側(cè)的間隔近一些)，由此，存在驅(qū)動(dòng)子的一些地方不與導(dǎo)向裝置接觸的情況。通過(guò)增加某種保持平衡的機(jī)構(gòu)可以使這樣的現(xiàn)象消失。但是，存在驅(qū)動(dòng)子的一部分離開這種現(xiàn)象對(duì)驅(qū)動(dòng)來(lái)說(shuō)并不是根本的問題，例如圖1(A)所示的4個(gè)驅(qū)動(dòng)子12，雖然在行程的中心附近時(shí)4個(gè)都接觸，但存在在左端時(shí)左下的驅(qū)動(dòng)子、在右端時(shí)右下的驅(qū)動(dòng)子處于稍微浮起狀態(tài)的情況。此時(shí)，沒有浮起的一方(在左端時(shí)右下)的驅(qū)動(dòng)子接觸進(jìn)行橢圓振動(dòng)、成為驅(qū)動(dòng)力的來(lái)源。
因此，驅(qū)動(dòng)子為包含接觸部的構(gòu)件或者部分，但接觸部準(zhǔn)確地應(yīng)該考慮為至少在行程的一部分上與導(dǎo)向裝置接觸的部分。
而且，在超聲波振動(dòng)器10的中央部，即線性縱向振動(dòng)和2次彎曲振動(dòng)的共同的節(jié)點(diǎn)部(在各種振動(dòng)模式下都靜止的點(diǎn)的附近)粘接有輸出抽取用的銷38。即使在利用其他的振動(dòng)模式或者振動(dòng)模式的合成的情況下，如果將銷38配置在該模式(共同)的節(jié)點(diǎn)部或者振動(dòng)極小的部分，則能夠不妨礙振動(dòng)地傳遞驅(qū)動(dòng)力。該銷38為將超聲波線性電動(dòng)機(jī)搭載到某些電子儀器、裝置等中時(shí)，用于將該超聲波振動(dòng)器10的驅(qū)動(dòng)力向外部(電子儀器內(nèi)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、裝置內(nèi)的被驅(qū)動(dòng)物)傳遞的驅(qū)動(dòng)傳遞裝置。
當(dāng)然，在超聲波振動(dòng)器10與被驅(qū)動(dòng)物用被驅(qū)動(dòng)物側(cè)的結(jié)合構(gòu)件結(jié)合時(shí)，不需要銷38。
下面說(shuō)明所述超聲波線性電動(dòng)機(jī)30的動(dòng)作。
如果在上述A相和B相上施加相位相差π/2、頻率為160千赫的交流電，則在驅(qū)動(dòng)子12的位置，通過(guò)激起線性縱向振動(dòng)和2次彎曲振動(dòng)，能夠激起順時(shí)針或逆時(shí)針的超聲波橢圓振動(dòng)。
通過(guò)這樣在超聲波振動(dòng)器10的驅(qū)動(dòng)子12的位置產(chǎn)生超聲波橢圓振動(dòng)，超聲波振動(dòng)器10本身能夠向右方向或者向左方向驅(qū)動(dòng)，能夠構(gòu)成自行式的超聲波線性電動(dòng)機(jī)。
發(fā)明效果因此，如果采用本實(shí)施形態(tài)，如上所述，超聲波線性電動(dòng)機(jī)通過(guò)在方柱形超聲波振動(dòng)器10的相對(duì)的2面上設(shè)置驅(qū)動(dòng)子12，用導(dǎo)向裝置31支持其兩面的簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，超聲波振動(dòng)器10能夠自己走行，因此不需要以往的相關(guān)技術(shù)中所必需的可動(dòng)導(dǎo)軌和與該可動(dòng)導(dǎo)軌相連的板等，并且由于不需要零部件的空間就可以，因此能夠?qū)崿F(xiàn)小型化的超聲波線性電動(dòng)機(jī)。
并且，即使考慮超聲波線性電動(dòng)機(jī)中的動(dòng)作性能，也與上述以往的相關(guān)技術(shù)中的超聲波線性電動(dòng)機(jī)不同，由于是不僅設(shè)置多個(gè)驅(qū)動(dòng)子12，而且以最適當(dāng)?shù)膲毫κ惯@些驅(qū)動(dòng)子12在導(dǎo)向框體32內(nèi)的滑動(dòng)板33上滑動(dòng)的結(jié)構(gòu)，因此能夠充分發(fā)揮該超聲波振動(dòng)器10的超聲波橢圓振動(dòng)產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力，因此能夠使該層疊超聲波振動(dòng)器10的走行性穩(wěn)定。其結(jié)果，能夠提高超聲波線性電動(dòng)機(jī)的動(dòng)作性能。
另外，在本實(shí)施形態(tài)中，雖然對(duì)于壓電體層疊部11的內(nèi)部電極的結(jié)構(gòu)說(shuō)明了如圖2所示那樣的配置形狀，但并不局限于此，也可以例如圖9所示的那樣，使第2內(nèi)部電極層23(參照?qǐng)D2)構(gòu)成為沿壓電體層21的整個(gè)區(qū)域形成的第2內(nèi)部電極層23A，構(gòu)成壓電體層疊部11a。此時(shí)，第2內(nèi)部電極層23A的內(nèi)部電極露出形成部25B配置在壓電體層21的兩側(cè)下部，第2內(nèi)部電極層23可以作為A-端子和B-端子共同的接地端子使用。
或者也可以如圖10所示的那樣，將圖2所示第1內(nèi)部電極層22分割成4部分，構(gòu)成第1內(nèi)部電極層22A，同時(shí)使第2內(nèi)部電極層23構(gòu)成為沿壓電體層22的整個(gè)區(qū)域形成的第2內(nèi)部電極層23B。此時(shí)，第2內(nèi)部電極層23的內(nèi)部電極露出形成部25B配置在壓電體層21的略中央部的兩側(cè)。并且，本實(shí)施例將位于圖中左上和右下的內(nèi)部電極露出部25a作為A相，位于右上和左下的內(nèi)部電極露出部25A作為B相，即，將對(duì)角線作為同相位，將相位相差π/2的交流電壓施加到A相及B相上使其動(dòng)作。
并且，在本實(shí)施形態(tài)中，對(duì)于驅(qū)動(dòng)子12雖然說(shuō)明了使用了將礬土粉分散到樹脂中固化后的材料構(gòu)成，但也可以用例如礬土陶瓷或氧化鋯陶瓷構(gòu)成。并且，作為滑動(dòng)板，雖然本實(shí)施形態(tài)說(shuō)明了用氧化鋯陶瓷構(gòu)成的情況，但也可以用礬土陶瓷構(gòu)成。
并且，本實(shí)施形態(tài)要求嚴(yán)密的直進(jìn)性，在必須嚴(yán)格控制振動(dòng)器的左右方向(參照?qǐng)D6(B))時(shí)，如圖6(B)所示的那樣，雖然導(dǎo)向框體32B嚴(yán)格控制著振動(dòng)器的左右方向，但最好使導(dǎo)向框體32C不控制。如果在兩個(gè)框體上設(shè)置左右方向精度嚴(yán)格的導(dǎo)向裝置，則除非用同樣嚴(yán)格的精度進(jìn)行組裝，否則振動(dòng)器被壓在導(dǎo)軌的某個(gè)壁上不能動(dòng)彈。即使按壓構(gòu)件采用能夠在左右方向變形的結(jié)構(gòu)，由于振動(dòng)器一邊受使導(dǎo)向裝置的一方與另一方平行的力的反作用一邊移動(dòng)。因此，視該力產(chǎn)生的摩擦力的大小，可能存在不能驅(qū)動(dòng)的情況。但是，如圖6(B)所示的那樣，如果只在導(dǎo)向框體32B、32C的一方設(shè)置左右方向的導(dǎo)向裝置，則直進(jìn)性能夠保證。并且，不需要嚴(yán)格的平行，對(duì)組裝上有利。但是，在不要求嚴(yán)密的直進(jìn)性的情況下沒有該限制，特別如圖5那樣兩者都為溝槽的結(jié)構(gòu)也有對(duì)驅(qū)動(dòng)子的保護(hù)或防塵效果的長(zhǎng)處。
或者，與本實(shí)施形態(tài)相反，也可以采用如圖22(A)、圖22(B)所示那樣的結(jié)構(gòu)驅(qū)動(dòng)子12(接觸部12a)附近的斷面形成為沿前進(jìn)方向看為凹型，而導(dǎo)向裝置32B、32C的滑動(dòng)部33B形成為凸型，該凹型的內(nèi)部或邊緣為與凸型的滑動(dòng)部33B接觸的接觸部，凹型形成的兩側(cè)的隆起部夾者凸型滑動(dòng)部33B導(dǎo)向。即可以考慮驅(qū)動(dòng)子12的一部分為導(dǎo)向結(jié)構(gòu)的例子。如果采用這樣結(jié)構(gòu)，由于不需要另外的導(dǎo)向裝置，因此這種方法能夠進(jìn)一步小型化。另外，作為所述驅(qū)動(dòng)子12(接觸部12a)的凹型斷面，可以考慮圓弧形、V字形等形狀，而作為所述滑動(dòng)部33B的凸型斷面，可以考慮圓弧形、V字形等形狀。例如，凸型滑動(dòng)部33B的斷面為圓形、形成為凹型的接觸部12a的周邊為V字形時(shí)，在斷面內(nèi)為2點(diǎn)接觸(參照?qǐng)D22(B))。
或者，本實(shí)施形態(tài)也可以采用如圖7(A)、圖7(B)所示那樣的結(jié)構(gòu)左右方向(參照?qǐng)D7(B))的控制由其他裝置進(jìn)行，導(dǎo)向框體32只在垂直方向控制驅(qū)動(dòng)子12而左右方向不控制。這時(shí)如圖7(B)所示，不僅設(shè)置了安裝在銷38的延長(zhǎng)線的垂直方向上的導(dǎo)向銷39及引導(dǎo)該導(dǎo)向銷39的用于水平方向控制的導(dǎo)向部40，而且與嵌合在該水平方向控制用導(dǎo)向部40的導(dǎo)向槽40a中的導(dǎo)向銷39的嵌合狀態(tài)有關(guān)，在垂直方向多少存在一些間隙。本實(shí)施形態(tài)由于導(dǎo)向框體32沒有左右方向的控制，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。包括超聲波線性電動(dòng)機(jī)30的裝置的整體已經(jīng)有別的導(dǎo)向槽，能夠?qū)⑺鳛楸境暡ň€性電動(dòng)機(jī)30的導(dǎo)向槽使用，這時(shí)能夠更進(jìn)一步小型化。
或者，本實(shí)施形態(tài)也可以采用如圖8(A)、圖8(B)所示這樣的結(jié)構(gòu)在超聲波振動(dòng)器10的背面?zhèn)?相反的面)設(shè)置銷38，將雙方的銷38的頂端部固定在搭載的構(gòu)件內(nèi)的壁面42等上，同時(shí)在例如上部的導(dǎo)向裝置31上設(shè)置輸出抽取用的銷41，驅(qū)動(dòng)圖中沒有示出的被驅(qū)動(dòng)體。由此，由于是超聲波振動(dòng)器10不動(dòng)的結(jié)構(gòu)，因此導(dǎo)線的配置處理等變得容易。
并且，雖然在本實(shí)施形態(tài)中采用的是作為按壓裝置的板簧34如圖5至圖8所示的那樣配置在兩端側(cè)的結(jié)構(gòu)，但并不局限于此，例如只要是能夠使2個(gè)導(dǎo)向裝置31從上下兩側(cè)按壓超聲波振動(dòng)器10，其按壓裝置的結(jié)構(gòu)和個(gè)數(shù)是自由的。
第2實(shí)施形態(tài)圖11及圖12表示了本發(fā)明所涉及的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的第2實(shí)施形態(tài)，圖11為說(shuō)明該超聲波線性電動(dòng)機(jī)中搭載的超聲波振動(dòng)器的大致結(jié)構(gòu)的正面圖，圖12為用于說(shuō)明使用了所述超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的基本結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖，圖12(A)為該超聲波線性電動(dòng)機(jī)的正面圖，圖12(B)為該超聲波線性電動(dòng)機(jī)的側(cè)面圖。并且，圖11和圖12對(duì)于與上述第1實(shí)施形態(tài)中的超聲波線性電動(dòng)機(jī)30相同的構(gòu)成要素添加相同的附圖標(biāo)記，其說(shuō)明省略，只說(shuō)明不同的部分。
本實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)30A，其特征在于，為了提高導(dǎo)線的連接性和超聲波振動(dòng)器的走行性，對(duì)第1實(shí)施形態(tài)中的超聲波振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)及超聲波線性電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改良。
具體地，對(duì)于超聲波振動(dòng)器10A，對(duì)外部電極的形狀和驅(qū)動(dòng)子的形狀進(jìn)行了改良。即，在上述第1實(shí)施形態(tài)中，向超聲波振動(dòng)器10A提供電力的導(dǎo)線與設(shè)置在該超聲波振動(dòng)器10的長(zhǎng)度方向的端部的外部電極13相連，而本實(shí)施形態(tài)構(gòu)成為導(dǎo)線在超聲波振動(dòng)器10A的縱向振動(dòng)與彎曲振動(dòng)的共同的節(jié)點(diǎn)近旁連接。
這樣的超聲波振動(dòng)器的構(gòu)成例表示在圖11中。即，如圖11所示，在本實(shí)施形態(tài)中，將外部電極40延伸成帶狀、分別延伸到超聲波振動(dòng)器10A的略中央部。并且，導(dǎo)線通過(guò)釬焊等連接在這樣延長(zhǎng)的外部電極40的各端部。
并且，本實(shí)施形態(tài)中的驅(qū)動(dòng)子12A的形狀形成為半球狀。即，為了提高該驅(qū)動(dòng)子12A相對(duì)于滑動(dòng)板33A的滑動(dòng)性。
用上述結(jié)構(gòu)的超聲波振動(dòng)器10A構(gòu)成的本實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)30A表示于圖12中。
如圖12所示，本實(shí)施形態(tài)的超聲波振動(dòng)器10A在板簧的形狀和導(dǎo)向框體內(nèi)部的導(dǎo)向裝置的形狀這一點(diǎn)上與上述第1實(shí)施形態(tài)的不同。即，為了使板簧35的彈性系數(shù)有一定程度的減小而在其中央附近有波狀折疊部35。由此，通過(guò)使板簧的彈性系數(shù)能夠比上述第1實(shí)施形態(tài)中的有一定程度的減小，使為了使驅(qū)動(dòng)子12A獲得最適當(dāng)?shù)膲毫ΧM(jìn)行的調(diào)整能夠容易地進(jìn)行。
導(dǎo)向裝置31構(gòu)成為其導(dǎo)向框體32A的底部為V字形，在其斜面上分別粘接有2個(gè)滑動(dòng)板33A。由于該滑動(dòng)板33A為用氧化鋯陶瓷構(gòu)成的構(gòu)件，因此不僅與上述半球狀的驅(qū)動(dòng)子12A抵接并順暢地滑動(dòng)，而且具有確實(shí)地沿滑動(dòng)方向引導(dǎo)的作用。
至于其他的結(jié)構(gòu)和作用，由于與上述第1實(shí)施形態(tài)相同，因此省略其說(shuō)明。
發(fā)明效果因此，如果采用本實(shí)施形態(tài)，除能獲得與上述第1實(shí)施形態(tài)相同的效果外，由于上述第1實(shí)施形態(tài)中抽出的導(dǎo)線的位置受到了限制，而本實(shí)施形態(tài)由于將外部電極40延伸到端部的面以外，因此能夠在任意的位置抽取導(dǎo)線，所以還能夠取得不僅能夠擴(kuò)大配線形態(tài)的自由度、而且配線作業(yè)等也能夠容易地進(jìn)行這樣的效果。
并且，由于縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)的共同的節(jié)點(diǎn)位置附近的振動(dòng)的加速度小，因此如果在該位置連接導(dǎo)線不會(huì)產(chǎn)生導(dǎo)線斷裂等問題。
還有，通過(guò)采用超聲波線性電動(dòng)機(jī)30A的驅(qū)動(dòng)子的形狀為半球形，導(dǎo)向裝置底部的形狀為V字形這樣的結(jié)構(gòu)，能夠改善伴隨走行的擺動(dòng)，能夠提高超聲波振動(dòng)器的走行性，其結(jié)果能夠?qū)崿F(xiàn)適用于精密位置確定等用途的超聲波線性電動(dòng)機(jī)。
第3實(shí)施形態(tài)(結(jié)構(gòu)，作用)圖13及圖14表示本發(fā)明所涉及的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的第3實(shí)施形態(tài)，圖13為表示該超聲波線性電動(dòng)機(jī)中搭載的超聲波振動(dòng)器的大致結(jié)構(gòu)的正面圖，圖14為詳細(xì)表示所述超聲波振動(dòng)器的基本部分的主要部分的分解透視圖。并且，圖13和圖14對(duì)于與上述第1實(shí)施形態(tài)中的超聲波線性電動(dòng)機(jī)30相同的構(gòu)成要素添加相同的附圖標(biāo)記，其說(shuō)明省略，只說(shuō)明不同的部分。
使用了本實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的超聲波振動(dòng)器10B雖然是與上述第1及第2實(shí)施形態(tài)大致相同地構(gòu)成的構(gòu)件，但如圖13所示，其特征在于，實(shí)施了內(nèi)部電極處理的矩形狀的PZT-PMN系的壓電體層21沿驅(qū)動(dòng)方向(超聲波振動(dòng)器的滑動(dòng)方向)層疊構(gòu)成的2個(gè)壓電體層疊部11A、11B，如圖所示那樣被同樣是矩形狀的PZT-PMN系的3個(gè)絕緣板體層24A、24B、24C夾持著。
壓電體層21為高10毫米、深4毫米、厚100微米的壓電元件，在其一個(gè)側(cè)面的上部配設(shè)了第1內(nèi)部電極層22a，并且在該第1內(nèi)部電極層22a的里面?zhèn)鹊纳喜颗湓O(shè)了圖中沒有示出的第2內(nèi)部電極層23a。
所述第1內(nèi)部電極層22a為涂敷了厚度為10微米左右的矩形銀-鈀合金的薄膜電極，它這樣配置壓電體層21的一個(gè)側(cè)面、從圖13的正面看的背面?zhèn)鹊亩瞬坑?毫米左右的絕緣部，上面?zhèn)榷瞬坑?毫米左右、下部有該壓電體層21的高度約2/3左右的絕緣部。另一方面，所述第2內(nèi)部電極層23a為配設(shè)在所述壓電體層21中的所述第1內(nèi)部電極層22a的里面?zhèn)?、同樣涂敷了厚度?0微米左右的銀-鈀合金的薄膜電極。并且，在該里面的圖中、正面?zhèn)榷瞬坑?毫米左右、上側(cè)面端部有1毫米左右、下部有該壓電體層21的高度的約2/3左右的絕緣部這樣配置。
如圖14所示，在所述壓電體層21中，第1、第2內(nèi)部電極層22a、23a的涂敷位置在相鄰的壓電體層21中涂敷位置處于一個(gè)側(cè)面和它的里面，為相反的位置。將這樣的實(shí)施了第1、第2內(nèi)部電極層22a、23a的2種壓電體層21互相交錯(cuò)地層疊100層左右，構(gòu)成本實(shí)施形態(tài)的壓電體層疊部11A、11B(參照?qǐng)D13)。
并且，絕緣體層24A、24B、24C為矩形的PZT-PMN系元件，形狀為高10毫米、深4毫米、厚3毫米。并且，在為了夾持上述2個(gè)壓電體層疊部11A、11B而在3個(gè)位置設(shè)置的該絕緣體層24A、24B、24C中，在中央部的絕緣體層24C的中心部穿設(shè)了從正面到背面直徑為φ1毫米的孔38。
并且，在超聲波振動(dòng)器10B的壓電體層疊部11A、11B中的正面上部及背面上部，所述第1、第2內(nèi)部電極層22a、23a的一部分露出著，形成4個(gè)露出部群(圖中沒有示出)。在該4個(gè)露出部群上大致與上述實(shí)施形態(tài)一樣互相獨(dú)立地設(shè)置著4個(gè)外部電極13，使外部電極分別與該第1內(nèi)部電極層22a或第2內(nèi)部電極層23a相導(dǎo)通。
至于其他的結(jié)構(gòu)和作用，由于與上述第1實(shí)施形態(tài)相同，因此省略其說(shuō)明。
發(fā)明效果因此，如果采用本實(shí)施形態(tài)，除能取得與上述第1實(shí)施形態(tài)相同的效果以外，由于在制造該超聲波振動(dòng)器10B時(shí)，可以使壓電體層21的層疊方向?yàn)槌暡ㄕ駝?dòng)器10B的滑動(dòng)方向，因此能夠獲得增大該超聲波振動(dòng)器10B的設(shè)計(jì)自由度這樣的效果。
第4實(shí)施形態(tài)(結(jié)構(gòu))圖15至圖17表示本發(fā)明所涉及的超聲波線性電動(dòng)機(jī)的第4實(shí)施形態(tài)，圖15為說(shuō)明該超聲波線性電動(dòng)機(jī)中搭載的超聲波振動(dòng)器的大致結(jié)構(gòu)的正面圖，圖16為表示了所述超聲波振動(dòng)器中的壓電體層的上下面的主要部分的透視圖，圖17為表示了與圖16所示的壓電體層相鄰的壓電體層的上下面的主要部分的透視圖。另外，圖15至圖17對(duì)于與上述第1實(shí)施形態(tài)中的超聲波線性電動(dòng)機(jī)30相同的構(gòu)成要素添加相同的附圖標(biāo)記，其說(shuō)明省略，只說(shuō)明不同的部分。
本實(shí)施形態(tài)的超聲波線性電動(dòng)機(jī)所使用的超聲波振動(dòng)器10C雖然是與上述第1及第2實(shí)施形態(tài)大致相同地構(gòu)成的構(gòu)件，但如圖15所示，其特征在于，實(shí)施了內(nèi)部電極處理的矩形狀的PZT-PMN系的壓電體層21沿垂直方向(超聲波振動(dòng)器的相對(duì)于移動(dòng)方向的上下方向)層疊構(gòu)成的壓電體層疊部11，如圖所示那樣被厚度不同的2個(gè)絕緣板體層24D、24E夾持著。
壓電體層21如圖16所示為寬30毫米、深4毫米、厚100微米的壓電元件。在該壓電體層21的上面(或者下面)配置了與上述第3實(shí)施形態(tài)一樣涂敷了厚度為10微米左右的銀-鈀合金的第1內(nèi)部電極層22a，該第1內(nèi)部電極層是這樣配置的在背側(cè)面端部、左右側(cè)端部、寬度方向的中央部分別設(shè)置了1毫米左右的絕緣部，并且被分割成2個(gè)區(qū)域配置。
另一方面，在壓電體層21中所述第1內(nèi)部電極層22a的里面?zhèn)?，配置了與上述同樣涂敷了厚度為10微米左右的銀-鈀合金的第2內(nèi)部電極層23a，該第2內(nèi)部電極層是這樣配置的在背側(cè)面端部、左右側(cè)端部、寬度方向的中央部分別設(shè)置了1毫米左右的絕緣部，并且被分割成2個(gè)區(qū)域配置。
所述第1、第2內(nèi)部電極層22a、23a如圖所示，相鄰的壓電體層21的電極涂敷位置在上面和下面相反。將這樣的實(shí)施了第1、第2內(nèi)部電極層22a、23a的2種壓電體層21(圖16、圖17)互相交錯(cuò)地層疊40層左右的構(gòu)件就是圖15所示的壓電體層疊部11。
該實(shí)施形態(tài)的超聲波振動(dòng)器10C為矩形PZT-PMN系的、上部具有寬度為30毫米、深4毫米、厚1毫米絕緣體層24D的元件。并且，下部的絕緣體層24E的寬度為30毫米、深4毫米、厚度為5毫米，在其上部設(shè)有直徑為φ1毫米的孔38。
至于其他的結(jié)構(gòu)和作用，由于與上述第1實(shí)施形態(tài)相同，因此省略其說(shuō)明。
發(fā)明效果因此，如果采用本實(shí)施形態(tài)，除能取得與上述第1實(shí)施形態(tài)相同的效果以外，由于在制造該超聲波振動(dòng)器10C時(shí)，可以使壓電體層21的層疊方向?yàn)槌暡ㄕ駝?dòng)器10C的垂直方向(上下方向)，因此與上述第3實(shí)施形態(tài)一樣能夠獲得增大該超聲波振動(dòng)器10C的設(shè)計(jì)自由度這樣的效果。
以上雖然說(shuō)明了本發(fā)明所涉及的超聲波線性電動(dòng)機(jī)及其搭載的超聲波振動(dòng)器的結(jié)構(gòu)，但本發(fā)明并不局限于上述第1至第4的實(shí)施形態(tài)，這些實(shí)施形態(tài)的組合或應(yīng)用也適用于本發(fā)明。
并且，在本發(fā)明所涉及的上述第1至第4實(shí)施形態(tài)中，雖然自行的超聲波振動(dòng)器是作為直進(jìn)動(dòng)作的裝置來(lái)說(shuō)明的，但并不局限于此，例如通過(guò)使導(dǎo)向裝置為具有曲率的結(jié)構(gòu)，能夠使超聲波振動(dòng)器以與導(dǎo)向裝置的曲率相對(duì)應(yīng)的R動(dòng)作，因此，也可以作為沿自由路徑移動(dòng)的激勵(lì)器使用。
并且，在本發(fā)明所涉及的第1至第4實(shí)施形態(tài)中，雖然為了產(chǎn)生橢圓振動(dòng)而在各壓電振動(dòng)器上施加交流電壓，但只要能夠獲得所希望的橢圓振動(dòng)，施加的電壓也不一定非要是交流電壓。例如，也可以在各壓電元件上施加隨時(shí)間變動(dòng)的直流電壓(脈沖電壓)。
顯然，在本發(fā)明中，只要不違反本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和不超出本發(fā)明的范圍，可以在本發(fā)明的基礎(chǔ)上作各種不同的變型。只要不超出附加的權(quán)利要求的限制，本發(fā)明不受實(shí)施形態(tài)中任何細(xì)節(jié)的限制。
權(quán)利要求
1.一種使用了超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括賦予按壓力的第1及第2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；超聲波振動(dòng)器，該超聲波振動(dòng)器包括至少在2個(gè)位置設(shè)置的壓電體部、具有承受上述第1導(dǎo)向機(jī)構(gòu)的按壓力的部分的多個(gè)第1接觸部、與上述第2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)接觸、具有承受上述按壓力的部分的至少1個(gè)第2接觸部；通過(guò)向所述壓電體部施加隨時(shí)間變動(dòng)的電壓，激勵(lì)所述超聲波振動(dòng)器，使得在所述第1或第2接觸部中的至少一個(gè)接觸部產(chǎn)生橢圓振動(dòng)這樣的振動(dòng)，使所述超聲波振動(dòng)器相對(duì)于所述第1或第2導(dǎo)向機(jī)構(gòu)移動(dòng)。
2.一種使用了超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括賦予按壓力的第1及第2導(dǎo)向裝置；超聲波振動(dòng)器，該超聲波振動(dòng)器包括至少在2個(gè)位置設(shè)置的壓電體部、具有承受上述第1導(dǎo)向裝置的按壓力的部分的多個(gè)第1接觸部、與上述第2導(dǎo)向裝置接觸、具有承受上述按壓力的部分的至少1個(gè)第2接觸部；通過(guò)向所述壓電體部施加隨時(shí)間變動(dòng)的電壓，激勵(lì)所述超聲波振動(dòng)器，使得在所述第1或第2接觸部中的至少一個(gè)接觸部產(chǎn)生橢圓振動(dòng)這樣的振動(dòng)，使所述超聲波振動(dòng)器相對(duì)于所述第1或第2導(dǎo)向裝置移動(dòng)。
3.如權(quán)利要求2所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在使所述超聲波振動(dòng)器相對(duì)移動(dòng)的方向上，至少有一個(gè)所述第2接觸部配置在被夾持于多個(gè)所述第1接觸部之間的位置。
4.如權(quán)利要求2所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，使所有與所述第1導(dǎo)向裝置接觸的接觸部作相同方向的橢圓振動(dòng)。
5.如權(quán)利要求3所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，使所有與所述第1導(dǎo)向裝置接觸的接觸部作相同方向的橢圓振動(dòng)。
6.如權(quán)利要求2所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所有與同一導(dǎo)向裝置接觸的接觸部進(jìn)行相同方向的橢圓振動(dòng)，而所述第1接觸部的橢圓振動(dòng)方向和與所述第2導(dǎo)向裝置接觸的所述第2接觸部的橢圓振動(dòng)方向相反。
7.如權(quán)利要求3所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所有與同一導(dǎo)向裝置接觸的接觸部進(jìn)行相同方向的橢圓振動(dòng)，而所述第1接觸部的橢圓振動(dòng)方向和與所述第2導(dǎo)向裝置接觸的所述第2接觸部的橢圓振動(dòng)方向相反。
8.如權(quán)利要求4所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在上述橢圓振動(dòng)向上述按壓力方向的運(yùn)動(dòng)中，所述多個(gè)第1接觸部中，至少一組的接觸部的運(yùn)動(dòng)相位相反。
9.如權(quán)利要求6所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在上述橢圓振動(dòng)向上述按壓力方向的運(yùn)動(dòng)中，所述多個(gè)第1接觸部中，至少一組接觸部的運(yùn)動(dòng)相位相反。
10.如權(quán)利要求4所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在上述橢圓振動(dòng)向上述按壓力的方向的運(yùn)動(dòng)中，所述多個(gè)第1接觸部?jī)?nèi)的任何一個(gè)接觸部的相位與一個(gè)或者多個(gè)第2接觸部的運(yùn)動(dòng)的相位相反。
11.如權(quán)利要求2所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，通過(guò)給所述壓電體部施加隨時(shí)間變動(dòng)的電壓，所述超聲波振動(dòng)器以同一頻率激起線性縱向振動(dòng)-2次彎曲振動(dòng)，所述第1及所述第2接觸部設(shè)置在相當(dāng)于激起的2次彎曲振動(dòng)的波腹的位置，而且在與所述超聲波振動(dòng)器相對(duì)移動(dòng)的方向上，至少一個(gè)所述第2接觸部配置在被夾持于所述多個(gè)第1接觸部之間的位置。
12.如權(quán)利要求2所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括第3導(dǎo)向裝置，它控制所述第1或所述第2導(dǎo)向裝置與所述超聲波振動(dòng)器的相對(duì)移動(dòng)的方向，使其為與上述按壓力的方向垂直的規(guī)定的方向。
13.如權(quán)利要求2所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，將所述第1或第2導(dǎo)向裝置及與該導(dǎo)向裝置接觸的接觸部的結(jié)構(gòu)構(gòu)成為將所述第1或所述第2導(dǎo)向裝置與所述超聲波振動(dòng)器的相對(duì)移動(dòng)的方向，限定為與上述按壓力的方向垂直的規(guī)定的方向。
14.如權(quán)利要求13所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第1或第2導(dǎo)向裝置有溝槽，在該溝槽中設(shè)置了與所述接觸部接觸的面或者部位。
15.如權(quán)利要求14所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第1或第2導(dǎo)向裝置的溝槽為V字形或U字形，與該溝槽接觸的接觸部為凸?fàn)顦?gòu)件。
16.如權(quán)利要求2所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述超聲波振動(dòng)器還有與被移動(dòng)的對(duì)象物結(jié)合的輸出抽取部。
17.如權(quán)利要求2所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述超聲波振動(dòng)器還包括將其保持在規(guī)定位置的保持部。
18.如權(quán)利要求16所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述輸出抽取部或所述保持部配置在相當(dāng)于所述超聲波振動(dòng)器的彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)的位置。
19.如權(quán)利要求17所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述輸出抽取部或所述保持部配置在相當(dāng)于所述超聲波振動(dòng)器的彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)的位置。
20.如權(quán)利要求16所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述輸出抽取部或所述保持部配置在相當(dāng)于所述超聲波振動(dòng)器的線性縱向振動(dòng)-2次彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)的位置。
21.如權(quán)利要求17所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述輸出抽取部或所述保持部配置在相當(dāng)于所述超聲波振動(dòng)器的線性縱向振動(dòng)-2次彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)的位置。
22.一種使用了超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括第1及第2導(dǎo)向裝置；超聲波振動(dòng)器，包括在同一方向交錯(cuò)地層疊了壓電層和內(nèi)部電極層的第1及第2壓電體層疊部、分別設(shè)置在與所述第1及第2導(dǎo)向裝置接觸的位置上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)子、輸出抽取構(gòu)件；按壓裝置，使所述第1及第2導(dǎo)向裝置從兩側(cè)以一定的按壓力壓在所述超聲波振動(dòng)器上；通過(guò)給所述第1及第2壓電體層疊部施加相位不同的交流電壓，在所述超聲波振動(dòng)器上同時(shí)激起縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，使所述驅(qū)動(dòng)子產(chǎn)生橢圓振動(dòng)，使所述超聲波振動(dòng)器相對(duì)所述導(dǎo)向裝置移動(dòng)。
23.如權(quán)利要求22所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)子位于所述超聲波振動(dòng)器中產(chǎn)生橢圓振動(dòng)的位置，這些驅(qū)動(dòng)子設(shè)置在，在與所述第1導(dǎo)向裝置接觸的驅(qū)動(dòng)子的位置和與所述第2導(dǎo)向裝置接觸的驅(qū)動(dòng)子的位置產(chǎn)生方向相反的橢圓振動(dòng)的位置上。
24.如權(quán)利要求22所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)部電極層由交錯(cuò)地插入到所述第1及第2壓電體層疊部中的所述壓電層之間的第1及第2內(nèi)部電極層構(gòu)成，通過(guò)使所述第1內(nèi)部電極層至少分割成2個(gè)區(qū)域，構(gòu)成所述第1及第2壓電體層疊部。
25.如權(quán)利要求22所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述超聲波振動(dòng)器為方柱形，具有與所述第1導(dǎo)向裝置相對(duì)的第1面和與所述第2導(dǎo)向裝置相對(duì)的第2面，所述驅(qū)動(dòng)子分別設(shè)置在所述第1及第2面上的上述橢圓振動(dòng)的腹部各2個(gè)位置。
26.如權(quán)利要求22所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述縱向振動(dòng)為線性縱向振動(dòng)，所述彎曲振動(dòng)為2次曲線振動(dòng)。
27.如權(quán)利要求22所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)部電極層包括延伸到與所述超聲波振動(dòng)器的所述縱向振動(dòng)的腹部相對(duì)應(yīng)的側(cè)端面、從表面露出的內(nèi)部電極露出部。
28.如權(quán)利要求27所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括設(shè)置在所述超聲波振動(dòng)器的表面，一端與所述內(nèi)部電極露出部相連，另一端延伸到所述超聲波振動(dòng)器的所述縱向振動(dòng)及彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)附近位置的外部電極。
29.如權(quán)利要求22所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述輸出抽取構(gòu)件設(shè)置在超聲波振動(dòng)器的所述縱向振動(dòng)及彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)位置。
30.如權(quán)利要求22所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)子為半球形，所述第1及第2導(dǎo)向裝置在與所述驅(qū)動(dòng)子接觸的位置形成斷面為V字形的溝槽。
31.一種使用了超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括第1及第2導(dǎo)向裝置；超聲波振動(dòng)器，包括至少在2個(gè)位置設(shè)置的壓電體部、分別設(shè)置在與所述第1及第2導(dǎo)向裝置接觸的位置上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)子、輸出抽取構(gòu)件；使所述第1及第2導(dǎo)向裝置以一定的按壓力按壓所述超聲波振動(dòng)器的按壓裝置；通過(guò)給所述壓電體部施加相位不同的交流電壓，在所述超聲波振動(dòng)器上同時(shí)激起縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，使所述驅(qū)動(dòng)子產(chǎn)生橢圓振動(dòng)，使所述超聲波振動(dòng)器相對(duì)所述導(dǎo)向裝置移動(dòng)。
32.一種使用了超聲波振動(dòng)器的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括具有輸出抽取構(gòu)件的第1及第2導(dǎo)向裝置；超聲波振動(dòng)器，包括至少在2個(gè)位置設(shè)置的壓電體部、分別設(shè)置在與所述第1及第2導(dǎo)向裝置接觸的位置上的多個(gè)驅(qū)動(dòng)子、固定用構(gòu)件；通過(guò)給所述壓電體部施加相位不同的交流電壓，在所述超聲波振動(dòng)器上同時(shí)激起縱向振動(dòng)和彎曲振動(dòng)，使所述驅(qū)動(dòng)子產(chǎn)生橢圓振動(dòng)，使所述第1及第2導(dǎo)向裝置相對(duì)所述超聲波振動(dòng)器移動(dòng)。
33.如權(quán)利要求31所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述壓電體部為在同一方向上交錯(cuò)地層疊了壓電層和內(nèi)部電極層的壓電體層疊部。
34.如權(quán)利要求32所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述壓電體部為在同一方向上交錯(cuò)地層疊了壓電層和內(nèi)部電極層的壓電體層疊部。
35.如權(quán)利要求31所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述多個(gè)驅(qū)動(dòng)子位于所述超聲波振動(dòng)器中產(chǎn)生橢圓振動(dòng)的位置，這些驅(qū)動(dòng)子設(shè)置在，在與所述第1導(dǎo)向裝置接觸的驅(qū)動(dòng)子的位置上和與所述第2導(dǎo)向裝置接觸的驅(qū)動(dòng)子的位置上產(chǎn)生方向相反的橢圓振動(dòng)的位置上。
36.如權(quán)利要求35所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，在所述第1導(dǎo)向裝置或第2導(dǎo)向裝置側(cè)至少設(shè)置了2個(gè)以上的所述驅(qū)動(dòng)子。
37.如權(quán)利要求36所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述驅(qū)動(dòng)子形成為方柱形。
38.如權(quán)利要求31所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述超聲波振動(dòng)器具有與所述第1導(dǎo)向裝置相對(duì)的第1面和與所述第2導(dǎo)向裝置相對(duì)的第2面，所述驅(qū)動(dòng)子分別設(shè)置在所述第1及第2面上的上述彎曲振動(dòng)的腹部各2個(gè)位置。
39.如權(quán)利要求33所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述內(nèi)部電極層包括延伸到與所述超聲波振動(dòng)器的所述縱向振動(dòng)的腹部相對(duì)應(yīng)的側(cè)端面、從表面露出的內(nèi)部電極露出部。
40.如權(quán)利要求39所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括設(shè)置在所述超聲波振動(dòng)器的表面，一端與所述內(nèi)部電極露出部相連，另一端延伸到所述超聲波振動(dòng)器的所述縱向振動(dòng)及彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)附近位置的外部電極。
41.如權(quán)利要求31所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述輸出抽取構(gòu)件設(shè)置在超聲波振動(dòng)器的所述縱向振動(dòng)及彎曲振動(dòng)的節(jié)點(diǎn)位置。
42.如權(quán)利要求31所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第1導(dǎo)向裝置與所述超聲波振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)子接觸的面形成為平坦形狀，所述第2導(dǎo)向裝置構(gòu)成為將所述超聲波振動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)方向控制為一維方向的形狀。
43.如權(quán)利要求31所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第1及第2導(dǎo)向裝置與所述超聲波振動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)子接觸的面構(gòu)成為平坦形狀，將與所述輸出抽取構(gòu)件結(jié)合引導(dǎo)該輸出抽取構(gòu)件的導(dǎo)向裝置設(shè)置在外部，通過(guò)該導(dǎo)向手段將所述超聲波振動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)方向控制成一維方向。
44.如權(quán)利要求31所述的超聲波線性電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第1及第2導(dǎo)向裝置的至少一方在與所述驅(qū)動(dòng)子接觸的位置形成斷面為V字形的溝槽，位于與該斷面為V字形的溝槽相接觸的位置的所述驅(qū)動(dòng)子為半球形。
全文摘要
本發(fā)明的超聲波線性電動(dòng)機(jī)(30)通過(guò)在超聲波振動(dòng)器(10)的相對(duì)的面上并且橢圓振動(dòng)的回轉(zhuǎn)方向相反的位置粘接驅(qū)動(dòng)子(12)構(gòu)成超聲波振動(dòng)器(10)，設(shè)置一對(duì)與該驅(qū)動(dòng)子(12)接觸的導(dǎo)向裝置(31)，在其間配設(shè)超聲波振動(dòng)器(10)，在該一對(duì)導(dǎo)向裝置(31)之間配置作為互相牽引的按壓裝置的板簧(34)，構(gòu)成該超聲波振動(dòng)器自行的自行式超聲波線性電動(dòng)機(jī)。由此，不僅能提高超聲波振動(dòng)器本身的走行性，還能實(shí)現(xiàn)超聲波線性電動(dòng)機(jī)的小型化。
文檔編號(hào)H02N2/00GK1449103SQ0310920
公開日2003年10月15日 申請(qǐng)日期2003年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月3日
發(fā)明者舟洼朋樹, 佐佐木靖夫, 登坂清, 荻野兵治, 川島隆, 中尾壽宏 申請(qǐng)人:奧林巴斯光學(xué)工業(yè)株式會(huì)社