リニア型超音波アクチュエータの開発
■機械金属部 高野昌宏 新谷隆二
近年，精密位置決め装置としての応用が期待されているリニア型超音波アクチュエータについて，圧電素子と振動子の結合部分に弾性ヒンジを設けることで，駆動に必要な楕円運動を効率よく発生できることを提案し，有限要素解析により弾性ヒンジ構造の効果について検討を行った。その結果，これまで問題とされていた圧電素子の不要な連成振動が抑制され，ほぼ理想的な振動モード形状を生成していることが確認された。これにより，共振現象の運動利用効率が増し，従来型のアクチュエータと比べて推力が向上する結果が得られた。さらに，弾性ヒンジを設けた超音波アクチュエータとそれを用いたステージシステムを試作し，性能評価した結果，最大速度500mm/secで良好な動作特性が得られ，本研究で開発したリニア型超音波アクチュエータの有用性が確認できた。
キーワード：超音波モータ，リニアアクチュエータ，有限要素法，圧電素子，位置決め装置
Development of Linear Ultrasonic Actuator
Masahiro TAKANO and Ryuji SHINTANI
The high-precision and high-thrust ultrasonic linear actuator has been intensively investigated. We proposed a new type actuator having an elastic hinge between the vibrator and the piezoelectric element. Our actuator was compared with conventional linear actuators using finite-element analysis and considering the piezoelectric effect. Our analysis results show that this actuator could use the resonance phenomenon more effectively, and the output power of actuator was larger than that for conventional linear actuators having a non-elastic hinge. These seem to be the ideal vibration mode generation.
Keywords：Ultrasonic motor, Ultrasonic linear motor, Linear actuator, Finite element method, Design, Vibration of continuous system, Actuator, Piezo-element, Positioning
全文（PDFファイル：252KB、4ページ）