JPH0739178A - Ultrasonic actuator - Google Patents

Ultrasonic actuator

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JPH0739178A
JPH0739178A JP5179183A JP17918393A JPH0739178A JP H0739178 A JPH0739178 A JP H0739178A JP 5179183 A JP5179183 A JP 5179183A JP 17918393 A JP17918393 A JP 17918393A JP H0739178 A JPH0739178 A JP H0739178A
Authority
JP
Japan
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vibrating body
holding
ultrasonic actuator
vibration
vibrating
Prior art date
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Pending
Application number
JP5179183A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsumasa Miki
勝政 三木
Koji Nomura
幸治 野村
Takahiro Nishikura
孝弘 西倉
Osamu Kawasaki
修 川崎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動体保持部による振動体の保持が振動体の
たわみ振動へ与える影響をできるだけ少なくし、安定し
て大きな駆動力を得るようにする。 【構成】 棒状の振動体11と、振動体保持部12a,
12bと、錐状突起13a〜13dと、保持用ネジ14
a,14bを有し、振動体保持部12a,12bに一体
の錐状突起13a〜13dは振動体11の4つの側面の
幅方向中央箇所に対称的に点接触し、振動体保持部12
a,12bを保持用ネジ14a,14bで締め付けるこ
とにより、振動体11を点接触で均等に安定良く保持
し、保持が振動体11のたわみ振動に与える振幅減衰の
影響を軽減している。
(57) [Abstract] [Purpose] To minimize the influence of the holding of the vibrating body by the vibrating body holding portion on the flexural vibration of the vibrating body, and to obtain a stable and large driving force. [Structure] A rod-shaped vibrating body 11, a vibrating body holding portion 12a,
12b, conical protrusions 13a to 13d, and a holding screw 14
The conical protrusions 13a to 13d, which have a and 14b and are integrated with the vibrating body holding portions 12a and 12b, are symmetrically point-contacted at four widthwise central portions of the four side surfaces of the vibrating body 11, and the vibrating body holding portion 12 is formed.
By tightening the screws a and 12b with the holding screws 14a and 14b, the vibrating body 11 is evenly and stably held by point contact, and the influence of the amplitude attenuation on the flexural vibration of the vibrating body 11 due to the holding is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、圧電体と弾性体からな
る振動体に弾性振動を励振することにより振動体上に加
圧接触して配置された移動体を駆動する超音波アクチュ
エータに関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an ultrasonic actuator for driving a moving body disposed under pressure contact with a vibrating body by exciting elastic vibration in the vibrating body composed of a piezoelectric body and an elastic body. Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、図面を用いて超音波アクチュエー
タの従来技術について説明する。
2. Description of the Related Art The prior art of an ultrasonic actuator will be described below with reference to the drawings.

【0003】図7は従来の超音波アクチュエータに用い
られている振動体を示す。棒状の振動体80にたわみ振
動を励振させることで、振動体80の表面に回転運動を
発生させている。同図において、81は金属,セラミッ
クなどの弾性体、82a,82bはそれぞれ圧電セラミ
ックなどの圧電体である。圧電体82a,82bはそれ
ぞれの主面に電極が形成された後に厚さ方向に分極され
ており、電極間に電界を印加すると長さ方向に変形を起
こす。
FIG. 7 shows a vibrator used in a conventional ultrasonic actuator. Exciting flexural vibration in the rod-shaped vibrating body 80 causes rotational movement on the surface of the vibrating body 80. In the figure, 81 is an elastic body such as metal or ceramic, and 82a and 82b are piezoelectric bodies such as piezoelectric ceramics. The piezoelectric bodies 82a and 82b are polarized in the thickness direction after the electrodes are formed on their respective principal surfaces, and when an electric field is applied between the electrodes, the piezoelectric bodies 82a and 82b are deformed in the length direction.

【0004】図7(a)に示すように、圧電体82a,
82bは互いに直角方向に配置された状態で弾性体81
の2面に接着され、これによって振動体80が構成され
ている。一方の圧電体82aに対し、弾性体面と垂直方
向すなわち分極と同方向に電界を印加すると、圧電体8
2aは変形を起こし、それに伴い弾性体81が変形して
図7(b)のように振動体80の全体がたわんだ状態と
なる。図7(b)では圧電体82aが縮む方向にたわみ
を起こしているが、圧電体82aに印加する電界の向き
を逆にすることで、圧電体82aを伸ばす方向で振動体
80をたわませることができる。他方の圧電体82bに
ついても同様の現象を起こすことができる。
As shown in FIG. 7A, the piezoelectric bodies 82a,
82b are elastic members 81 in a state where they are arranged at right angles to each other.
Are bonded to the two surfaces, and thus the vibrating body 80 is configured. When an electric field is applied to one of the piezoelectric bodies 82a in a direction perpendicular to the elastic body surface, that is, in the same direction as polarization, the piezoelectric body 8a
2a is deformed, the elastic body 81 is deformed accordingly, and the entire vibrating body 80 is bent as shown in FIG. 7B. In FIG. 7B, the piezoelectric body 82a is flexed in a contracting direction, but by reversing the direction of the electric field applied to the piezoelectric body 82a, the vibrating body 80 is flexed in the extending direction of the piezoelectric body 82a. be able to. The same phenomenon can occur in the other piezoelectric body 82b.

【0005】図7(c)はこの振動体80を長手方向か
ら見た正面図で、圧電体82a,82bのそれぞれに互
いに位相の90度ずれた交流電界を加えると、振動体8
0の各面は振動体80の振動振幅に応じた大きさの回転
運動を起こす。このとき、圧電体82aによるY方向の
振動VY と圧電体82bによるX方向の振動VX とが合
成されて回転運動Rとなる。この回転運動は、圧電体8
2a,82bに印加する交流電界の位相差に応じて回転
方向を変えることができる。交流電界の周波数を振動体
80の共振周波数の近傍とすることで、たわみ振動の振
幅を大きくし、効率良く振動を発生させることができ
る。この回転運動を利用して超音波アクチュエータとし
ての駆動を行う。
FIG. 7C is a front view of the vibrating body 80 as seen from the longitudinal direction. When an alternating electric field having a phase difference of 90 degrees is applied to each of the piezoelectric bodies 82a and 82b, the vibrating body 8 is generated.
Each surface of 0 causes a rotary motion of a magnitude according to the vibration amplitude of the vibrating body 80. At this time, the vibration V Y in the Y direction due to the piezoelectric body 82a and the vibration V X in the X direction due to the piezoelectric body 82b are combined into a rotary motion R. This rotational movement is caused by the piezoelectric body 8
The rotation direction can be changed according to the phase difference of the AC electric fields applied to 2a and 82b. By setting the frequency of the AC electric field in the vicinity of the resonance frequency of the vibrating body 80, the amplitude of the flexural vibration can be increased and the vibration can be efficiently generated. This rotary motion is used to drive as an ultrasonic actuator.

【0006】図8は図7に示したのと同様の振動体を用
いた超音波アクチュエータの従来例を示す斜視図であ
る。同図において、90は棒状の振動体、91は弾性
体、92a,92bは圧電体(92bは図示されな
い)、93a,93bは振動体保持部、94は移動体、
95は移動体支持部、96は電界印加用配線(リード
線)である。振動体90は、弾性体91の側面および下
面に振動励起のための圧電体92a,92bが接着され
ることで構成されている。移動体94はその基部が移動
体支持部95によって支持された状態で配置されてお
り、この移動体支持部95に太い下向きの矢印で示す押
圧力を加えることによって移動体94は振動体90の上
面に対して加圧接触されている。移動体94は、移動体
支持部95により振動体90の長手方向に直交する矢印
方向にのみ移動できるように支持されている。
FIG. 8 is a perspective view showing a conventional example of an ultrasonic actuator using a vibrating body similar to that shown in FIG. In the figure, 90 is a rod-shaped vibrating body, 91 is an elastic body, 92a and 92b are piezoelectric bodies (92b is not shown), 93a and 93b are vibrating body holding portions, 94 is a moving body,
Reference numeral 95 is a moving body supporting portion, and 96 is an electric field applying wiring (lead wire). The vibrating body 90 is configured by bonding piezoelectric bodies 92a and 92b for vibration excitation to the side surface and the lower surface of an elastic body 91. The moving body 94 is arranged with its base portion supported by the moving body supporting portion 95, and by applying a pressing force indicated by a thick downward arrow to the moving body supporting portion 95, the moving body 94 is moved to the vibrating body 90. Pressure contact is made with the upper surface. The moving body 94 is supported by the moving body supporting portion 95 so as to be movable only in the arrow direction orthogonal to the longitudinal direction of the vibrating body 90.

【0007】振動体90は振動体保持部93a,93b
によって固定保持されている。振動体90における弾性
体91および圧電体92a,92bには電界印加用配線
96が取り付けられ、これによって振動体90を構成す
る圧電体92a,92bに電界を加えることで振動体9
0にたわみ振動を発生させ、振動体90に回転運動を作
り出し、この回転運動により移動体94を図中に矢印で
示す移動方向に往復運動させることができる。
The vibrating body 90 includes vibrating body holding portions 93a and 93b.
Is held fixed by. The electric field applying wiring 96 is attached to the elastic body 91 and the piezoelectric bodies 92a and 92b in the vibrating body 90, and by applying an electric field to the piezoelectric bodies 92a and 92b forming the vibrating body 90, the vibrating body 9
A flexural vibration is generated at 0 to generate a rotational movement in the vibrating body 90, and this rotational movement allows the moving body 94 to reciprocate in the moving direction indicated by the arrow in the figure.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来構
成の棒状の振動体のたわみ振動を利用した超音波アクチ
ュエータでは、振動体90を振動体保持部93a,93
bに対して直接的で硬質な面接触で保持させていた。そ
のため、その面接触の保持が振動体90のたわみ振動に
大きく影響を及ぼし、たわみ振動の振幅が減衰するとと
もに、振動姿態が変化してしまう場合があった。その結
果、回転運動の大きさが小さくなったり、回転運動の状
態が変化するなどにより、著しく駆動力が低下してしま
うといった問題点があった。
However, in the ultrasonic actuator utilizing the flexural vibration of the rod-shaped vibrating body having the conventional structure, the vibrating body 90 is attached to the vibrating body holding portions 93a, 93.
It was held by direct and hard surface contact with b. Therefore, the holding of the surface contact greatly affects the flexural vibration of the vibrating body 90, the amplitude of the flexural vibration is attenuated, and the vibration mode may be changed. As a result, there has been a problem that the driving force is remarkably reduced due to a reduction in the size of the rotary motion or a change in the state of the rotary motion.

【0009】本発明は、上記従来の問題点を解決するも
ので、振動体保持部による振動体の保持が振動体のたわ
み振動へ与える影響をできるだけ少なくして、安定して
大きな駆動力を得られる超音波アクチュエータを提供す
ることを目的とする。
The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art, and minimizes the influence of the holding of the vibrating body by the vibrating body holding portion on the flexural vibration of the vibrating body to obtain a stable and large driving force. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic actuator that can be used.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明に係る超音波アク
チュエータは、前提として、圧電体と弾性体からなる振
動体に弾性振動を励振することにより前記振動体上に加
圧接触して配置された移動体を駆動するものであって、
振動体として棒状の振動体を採用し、弾性振動としてた
わみ振動を採用したという構成をとる。
The ultrasonic actuator according to the present invention is premised on that a vibrating body composed of a piezoelectric body and an elastic body is excited by elastic vibration so as to be brought into pressure contact with the vibrating body. Driving a moving body,
A rod-shaped vibrating body is adopted as the vibrating body, and a flexural vibration is adopted as the elastic vibration.

【0011】そして、請求項1に係る超音波アクチュエ
ータは、前記振動体を振動体保持部に対し点接触で保持
してあることを特徴とする。
The ultrasonic actuator according to claim 1 is characterized in that the vibrating body is held in point contact with the vibrating body holding portion.

【0012】請求項2に係る超音波アクチュエータは、
前記振動体を振動体保持部に対し線接触で保持してある
ことを特徴とする。
The ultrasonic actuator according to claim 2 is
The vibrating body is held in line contact with the vibrating body holding portion.

【0013】請求項3に係る超音波アクチュエータは、
前記振動体を振動体保持部との間に緩衝材を介在させた
状態で保持してあることを特徴とする。
An ultrasonic actuator according to claim 3 is
The vibrating body is held with a cushioning material interposed between the vibrating body and the vibrating body holding portion.

【0014】請求項4に係る超音波アクチュエータは、
前記振動体に穴加工または溝加工を施し、この振動体を
振動体保持部に対し前記の穴加工部または溝加工部を介
して保持してあることを特徴とする。
The ultrasonic actuator according to claim 4 is
The vibrating body is subjected to hole processing or groove processing, and the vibrating body is held in the vibrating body holding portion via the hole processing portion or groove processing portion.

【0015】請求項5に係る超音波アクチュエータは、
請求項1から請求項4までのいずれかのものにおいて、
前記振動体におけるたわみ振動の節部近傍でこの振動体
を振動体保持部に保持してあることを特徴とする。
The ultrasonic actuator according to claim 5 is
In any one of claims 1 to 4,
The vibrating body is held in the vibrating body holding portion in the vicinity of the flexural vibration node of the vibrating body.

【0016】[0016]

【作用】請求項1の超音波アクチュエータでは振動体を
点接触で保持し、請求項2の超音波アクチュエータでは
振動体を線接触で保持するから、振動体と振動体保持部
との接触面積を減らすことができる。その結果、たわみ
振動に対して阻害要因が減少し、より大きな振動振幅が
得られる。
In the ultrasonic actuator of claim 1, the vibrating body is held in point contact, and in the ultrasonic actuator of claim 2, the vibrating body is held in line contact. Therefore, the contact area between the vibrating body and the vibrating body holding portion is reduced. Can be reduced. As a result, the inhibiting factors for the flexural vibration are reduced, and a larger vibration amplitude is obtained.

【0017】請求項3の超音波アクチュエータでは振動
体と振動体保持部との間に緩衝材を介在させたので、面
接触であっても振動振幅の減衰が抑えられる。
In the ultrasonic actuator of the third aspect, since the cushioning material is interposed between the vibrating body and the vibrating body holding portion, attenuation of the vibration amplitude can be suppressed even in the case of surface contact.

【0018】請求項4の超音波アクチュエータでは振動
体に形成した穴加工部または溝加工部を介して振動体を
保持するから、保持の位置精度が向上する。
In the ultrasonic actuator of the fourth aspect, since the vibrating body is held through the hole processing portion or the groove processing portion formed on the vibrating body, the positional accuracy of holding is improved.

【0019】請求項5の超音波アクチュエータではたわ
み振動の節部近傍で振動体を保持するので、振動体保持
部による振動体の保持が振動体のたわみ振動へ与える影
響を十分に抑え、大きな駆動力が得られる。
In the ultrasonic actuator of the fifth aspect, since the vibrating body is held in the vicinity of the flexural vibration node, the effect of holding the vibrating body by the vibrating body holding portion on the flexural vibration of the vibrating body is sufficiently suppressed, and a large driving force is achieved. Power is gained.

【0020】[0020]

【実施例】以下、本発明の実施例について、図面を参照
しながら詳細に説明する。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings.

【0021】(実施例1)図1は超音波アクチュエータ
における正四角柱形状の振動体を点接触により保持した
状態を示す正面図である。同図は棒状の振動体を保持し
た状態を振動体の長手方向より見た図である。図1にお
いて、11は振動体、12a,12bは振動体保持部、
13a〜13dは錐状突起、14a,14bは振動体1
1に対する保持圧を調節するための保持用ネジである。
振動体11は正四角柱の形状をしている。この振動体1
1は、金属やセラミックで作られた弾性体(図示せず)
の互いに直交する2面に厚み方向に分極された圧電体
(図示せず)が接着されて構成されている。上方の振動
体保持部12aには保持用ネジ14a,14bを挿通さ
せるネジ挿通孔(図示せず)が形成され、下方の振動体
保持部12bには保持用ネジ14a,14bを螺合する
ネジ穴(図示せず)が形成されている。そのような上下
の振動体保持部12a,12bの組が棒状の振動体11
の長手方向の2箇所において2組設けられている。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a front view showing a state in which a regular quadrangular prism-shaped vibrator in an ultrasonic actuator is held by point contact. This figure is a view of the rod-shaped vibrating body held in the longitudinal direction of the vibrating body. In FIG. 1, 11 is a vibrating body, 12a and 12b are vibrating body holding portions,
13a to 13d are conical protrusions, and 14a and 14b are vibrators 1.
It is a holding screw for adjusting the holding pressure with respect to 1.
The vibrating body 11 is in the shape of a regular square pole. This vibrator 1
1 is an elastic body (not shown) made of metal or ceramic
A piezoelectric body (not shown) polarized in the thickness direction is adhered to the two surfaces orthogonal to each other. A screw insertion hole (not shown) for inserting the holding screws 14a, 14b is formed in the upper vibrating body holding portion 12a, and a screw for screwing the holding screws 14a, 14b in the lower vibrating body holding portion 12b. A hole (not shown) is formed. Such a pair of upper and lower vibrating body holding portions 12a and 12b is a bar-shaped vibrating body 11
Two sets are provided at two locations in the longitudinal direction of the.

【0022】振動体保持部12a,12bは凹型の形状
をしており、その凹部の両側に錐状突起13a〜13d
が固定され、各錐状突起13a〜13dの尖鋭先端が振
動体11の4つの側面の幅方向中央箇所に点接触してお
り、振動体11を均等かつ安定的に保持している。すな
わち、振動体11の対称的な位置である4点を点接触で
保持しているので、振動体11に励振する互いに直交し
た2つのたわみ振動への影響を互いにほぼ等しくしかも
小さくすることができる。4点での点接触保持は振動体
11の長手方向の2箇所で行われるが、その2箇所はた
わみ振動の節部(後述する)の近傍に設定されている。
したがって、保持が振動体11のたわみ振動に与える振
幅減衰の影響が一層軽減されることになり、振動体11
に理想的な回転運動を行わせることができる。
The vibrating body holding portions 12a and 12b have a concave shape, and conical protrusions 13a to 13d are provided on both sides of the concave portion.
Are fixed, and the sharp tips of the conical protrusions 13a to 13d are in point contact with the widthwise central portions of the four side surfaces of the vibrating body 11 to hold the vibrating body 11 uniformly and stably. That is, since the four symmetrical positions of the vibrating body 11 are held by point contact, the influences on the two flexural vibrations excited in the vibrating body 11 which are orthogonal to each other can be made substantially equal and small. . The point contact holding at four points is performed at two locations in the longitudinal direction of the vibrating body 11, and the two locations are set near the flexural vibration nodes (described later).
Therefore, the influence of the amplitude attenuation that the holding has on the flexural vibration of the vibrating body 11 is further reduced, and the vibrating body 11
Can perform an ideal rotary motion.

【0023】(実施例2)図1の実施例が振動体11の
側面において点接触で保持していたのに対し、図2の実
施例の場合には振動体を角部(稜線)において保持する
ものである。図2において、21は振動体、22a,2
2bは振動体保持部、23a〜23dはテーパー状突
起、24a,24bは振動体21に対する保持圧を調節
するための保持用ネジである。上下の振動体保持部22
a,22bの組が棒状の振動体21の長手方向の2箇所
において2組設けられている。
(Embodiment 2) In the embodiment of FIG. 1, the side surface of the vibrating body 11 is held by point contact, whereas in the embodiment of FIG. 2, the vibrating body is held at the corners (ridge lines). To do. In FIG. 2, 21 is a vibrating body, and 22a, 2
Reference numeral 2b is a vibrating body holding portion, 23a to 23d are tapered protrusions, and 24a and 24b are holding screws for adjusting the holding pressure with respect to the vibrating body 21. Upper and lower vibrating body holders 22
Two sets of a and 22b are provided at two locations in the longitudinal direction of the rod-shaped vibrating body 21.

【0024】振動体保持部22a,22bは凹型の形状
をしており、その凹部の両側にテーパー状突起23a〜
23dが固定され、各テーパー状突起23a〜23dの
稜線が振動体21の4つの稜線に対して点接触してお
り、振動体21を均等かつ安定的に保持している。この
実施例の場合も、振動体21の対称的な位置である4点
を点接触で保持しているので、振動体21に励振する互
いに直交した2つのたわみ振動への影響を互いにほぼ等
しくかつ小さくすることができる。4点での点接触保持
は振動体21の長手方向の2箇所で行われるが、その2
箇所はたわみ振動の節部近傍に設定されているので、保
持が振動体21のたわみ振動に与える振幅減衰の影響を
一層軽減し、振動体21に理想的な回転運動を行わせる
ことができる。
The vibrating body holding portions 22a and 22b have a concave shape, and taper-shaped projections 23a to 23a are provided on both sides of the concave portion.
23d is fixed, and the ridge lines of the tapered protrusions 23a to 23d are in point contact with the four ridge lines of the vibrating body 21 to hold the vibrating body 21 evenly and stably. Also in the case of this embodiment, since four symmetrical positions of the vibrating body 21 are held in point contact, the influences on the two flexural vibrations that are excited in the vibrating body 21 and are orthogonal to each other are substantially equal to each other. Can be made smaller. The point contact holding at four points is carried out at two points in the longitudinal direction of the vibrating body 21, and
Since the location is set in the vicinity of the node of the flexural vibration, the influence of the amplitude attenuation that the holding has on the flexural vibration of the vibrating body 21 can be further reduced, and the vibrating body 21 can perform an ideal rotational movement.

【0025】(実施例3)この実施例は振動体を線接触
で保持するものである。図3(a)は振動体の長手方向
から見た超音波アクチュエータの正面図、図3(b)は
図3(a)におけるA−A線矢視の拡大断面図である。
図3において、31は振動体、32a,32bは振動体
保持部、33a,33bはテーパー状突起、34a,3
4bは保持圧を調節する保持用ネジである。テーパー状
突起33a,33bはそれぞれ振動体保持部32a,3
2bの内面中央に形成されている。振動体31は正四角
柱形状をなし、その平行な2面がテーパー状突起33
a,33bの稜線によって挟持固定されている。振動体
31とテーパー状突起33a,33bとの接触は、振動
体31の長手方向に直交する方向での線接触である。な
お、上方の振動体保持部32aには保持用ネジ34a,
34bを挿通させるネジ挿通孔(図示せず)が形成さ
れ、下方の振動体保持部32bには保持用ネジ34a,
34bを螺合するネジ穴(図示せず)が形成されてい
る。そのような上下の振動体保持部32a,32bの組
が棒状の振動体31の長手方向の2箇所において2組設
けられている。
(Embodiment 3) In this embodiment, the vibrating body is held by line contact. FIG. 3A is a front view of the ultrasonic actuator seen from the longitudinal direction of the vibrating body, and FIG. 3B is an enlarged cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 3A.
In FIG. 3, 31 is a vibrating body, 32a and 32b are vibrating body holding portions, 33a and 33b are tapered projections, 34a and 3b.
Reference numeral 4b is a holding screw for adjusting the holding pressure. The tapered projections 33a and 33b are respectively the vibrating body holding portions 32a and 3b.
It is formed in the center of the inner surface of 2b. The vibrating body 31 is in the shape of a regular quadrangular prism, and two parallel surfaces are tapered protrusions 33.
It is pinched and fixed by the ridge lines of a and 33b. The contact between the vibrating body 31 and the tapered protrusions 33a and 33b is line contact in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the vibrating body 31. In addition, the holding screw 34a, the holding screw 34a,
34b is formed with a screw insertion hole (not shown), and the lower vibrating body holding portion 32b has a holding screw 34a,
A screw hole (not shown) into which 34b is screwed is formed. Two sets of such upper and lower vibrating body holding portions 32a and 32b are provided at two locations in the longitudinal direction of the rod-shaped vibrating body 31.

【0026】振動体31に対する保持圧は保持用ネジ3
4a,34bによって調節される。
The holding pressure for the vibrating body 31 is the holding screw 3
4a, 34b.

【0027】(実施例4)この実施例は緩衝材を介して
振動体を保持するものである。図4は振動体の長手方向
から見た超音波アクチュエータの正面図である。図4に
おいて、41は振動体、42a,42bは振動体保持
部、43a,43bは緩衝材、44a,44bは保持圧
を調節する保持用ネジである。緩衝材43a,43bは
それぞれ振動体保持部42a,42bの凹部に嵌着され
ている。振動体41は正四角柱形状をなし、その平行な
2面が緩衝材43a,43bによって面接触状態で保持
されている。なお、上方の振動体保持部42aには保持
用ネジ44a,44bを挿通させるネジ挿通孔(図示せ
ず)が形成され、下方の振動体保持部42bには保持用
ネジ44a,44bを螺合するネジ穴(図示せず)が形
成されている。そのような上下の振動体保持部42a,
42bの組が棒状の振動体41の長手方向の2箇所にお
いて2組設けられている。振動体41に対する保持圧は
保持用ネジ44a,44bによって調節される。振動体
41と振動体保持部42a,42bとの間に緩衝材43
a,43bを介在させているので、直接に硬質な部材で
振動体を押さえるよりも振動阻害を軽減することがで
き、振動振幅の減衰が抑えられる。
(Embodiment 4) In this embodiment, a vibrating body is held via a cushioning material. FIG. 4 is a front view of the ultrasonic actuator viewed from the longitudinal direction of the vibrating body. In FIG. 4, 41 is a vibrating body, 42a and 42b are vibrating body holding portions, 43a and 43b are cushioning materials, and 44a and 44b are holding screws for adjusting holding pressure. The cushioning materials 43a and 43b are fitted in the recesses of the vibrating body holding portions 42a and 42b, respectively. The vibrating body 41 is in the shape of a regular square pole, and its two parallel surfaces are held in surface contact with each other by the cushioning materials 43a and 43b. A screw insertion hole (not shown) for inserting the holding screws 44a and 44b is formed in the upper vibrating body holding portion 42a, and holding screws 44a and 44b are screwed into the lower vibrating body holding portion 42b. Screw holes (not shown) are formed. Such upper and lower vibrating body holding portions 42a,
Two sets of 42b are provided at two positions in the longitudinal direction of the rod-shaped vibrating body 41. The holding pressure on the vibrating body 41 is adjusted by the holding screws 44a and 44b. The cushioning material 43 is provided between the vibrating body 41 and the vibrating body holding portions 42a and 42b.
Since a and 43b are interposed, it is possible to reduce vibration inhibition rather than directly pressing the vibrating body with a hard member, and to suppress damping of the vibration amplitude.

【0028】(実施例5)この実施例は振動体をそのた
わみ振動の中立軸近傍で保持するようにしたものであ
る。図5は振動体の長手方向から見た超音波アクチュエ
ータの正面図である。図5において、51は振動体、5
2a,52bは振動体保持部、53a,53bは保持用
ピン、54a,54bは保持圧を調節する保持用ネジで
ある。振動体51は正四角柱形状をなし、その平行な2
面の保持箇所に保持用ピン53a,53bの形状に応じ
た穴加工部または溝加工部が機械加工によって形成され
ている。その穴加工部または溝加工部は、振動体51の
たわみ振動の中立軸(中立面)すなわち伸び縮みしない
面の近傍まで形成されている。保持用ピン53a,53
bはそれぞれの基部が振動体保持部52a,52bに植
設され、尖鋭先端が振動体51の穴加工部または溝加工
部に押圧されている。なお、上方の振動体保持部52a
には保持用ネジ54a,54bを挿通させるネジ挿通孔
(図示せず)が形成され、下方の振動体保持部52bに
は保持用ネジ54a,54bを螺合するネジ穴(図示せ
ず)が形成されている。そのような上下の振動体保持部
52a,52bの組が棒状の振動体51の長手方向の2
箇所において2組設けられている。
(Embodiment 5) In this embodiment, a vibrating body is held near the neutral axis of its flexural vibration. FIG. 5 is a front view of the ultrasonic actuator viewed from the longitudinal direction of the vibrating body. In FIG. 5, 51 is a vibrating body, 5
Reference numerals 2a and 52b are vibrating body holding portions, 53a and 53b are holding pins, and 54a and 54b are holding screws for adjusting holding pressure. The vibrating body 51 is in the shape of a regular square pole, and its parallel 2
Hole processing portions or groove processing portions corresponding to the shapes of the holding pins 53a and 53b are formed in the holding portions of the surface by machining. The hole processing portion or groove processing portion is formed up to the vicinity of the neutral axis (neutral surface) of the flexural vibration of the vibrating body 51, that is, the surface that does not expand or contract. Holding pins 53a, 53
In b, the respective base portions are planted in the vibrating body holding portions 52a and 52b, and the sharp tips are pressed against the hole processing portion or groove processing portion of the vibrating body 51. The upper vibrating body holding portion 52a
Is formed with a screw insertion hole (not shown) through which the holding screws 54a and 54b are inserted, and a screw hole (not shown) into which the holding screws 54a and 54b are screwed is formed in the lower vibrating body holding portion 52b. Has been formed. A pair of such upper and lower vibrating body holding portions 52a and 52b is arranged in the longitudinal direction of the rod-shaped vibrating body 51.
Two sets are provided at the location.

【0029】振動体51に対する保持圧は保持用ネジ5
4a,54bによって調節される。機械加工による穴加
工部または溝加工部に保持用ピン53a,53bを差し
込んで押圧するため、位置決めが容易かつ正確に行え
る。また、振動体51の表面はたわみ振動中に伸び縮み
を繰り返しており、保持によってこの運動が阻害される
が、たわみ振動の中立軸(中立面)近傍は伸び縮みが少
ないので、中立軸近傍を保持することにより、保持が振
動に与える影響を軽減することができる。
The holding pressure for the vibrating body 51 is the holding screw 5.
4a, 54b. Since the holding pins 53a and 53b are inserted and pressed into the machined hole-processed portion or groove-processed portion, positioning can be performed easily and accurately. Further, the surface of the vibrating body 51 repeats expansion and contraction during flexural vibration, and this movement is hindered by holding, but since there is little expansion and contraction near the neutral axis (neutral plane) of flexural vibration, the vicinity of the neutral axis. By holding, it is possible to reduce the effect of holding on vibration.

【0030】(実施例6)この実施例は振動体をそのた
わみ振動の節部近傍で保持する場合のものである。図6
(a)は振動していない状態での四角柱状の振動体の側
面図、図6(b)はたわんだ状態の振動体の側面図であ
る。図6(a)で振動体61の中央に引いた62aで示
す線はたわみ振動によっては伸び縮みをしない面、すな
わち、たわみ振動の振幅に対し側面から見たときの中立
軸(中立面)を示す。この振動体61に1次モードのた
わみ振動を励振すると、図(b)のように振動体61は
ある時点では変形している。このとき変形前の中立軸6
2aと変形後の中立軸62bを比べると、変形の前後で
ほとんど全く変位していない部分があることが分かる。
この部分は、同一振動体で同一次数のたわみ振動であれ
ば振動中でも常に一定位置に保たれる。すなわち、この
部分が振動の節部と呼ばれる箇所である。この振動の節
部63a,63bの近傍において振動体保持部64a,
64bにより振動体61を保持することにより、保持が
たわみ振動に及ぼす影響を極力減少させることができ
る。なお、加えて、中立軸近傍で保持すると、振動面で
の伸び縮みに対しての影響も軽減できる。
(Embodiment 6) In this embodiment, a vibrating body is held near the flexural vibration node. Figure 6
FIG. 6A is a side view of the rectangular columnar vibrating body in a non-vibrating state, and FIG. 6B is a side view of the deflecting vibrating body. The line indicated by 62a drawn in the center of the vibrating body 61 in FIG. 6A is a surface that does not expand or contract due to flexural vibration, that is, the neutral axis (neutral surface) when viewed from the side with respect to the amplitude of flexural vibration. Indicates. When the flexural vibration of the primary mode is excited in the vibrating body 61, the vibrating body 61 is deformed at a certain point as shown in FIG. At this time, the neutral shaft 6 before deformation
Comparing 2a and the neutral shaft 62b after the deformation, it can be seen that there is a portion which is hardly displaced before and after the deformation.
This portion is always kept at a constant position even during vibration if it is a flexural vibration of the same order with the same vibrating body. That is, this portion is a portion called a vibration node. In the vicinity of the vibration nodes 63a and 63b, the vibrating body holding portion 64a,
By holding the vibrating body 61 by 64b, the influence of the holding on the flexural vibration can be reduced as much as possible. In addition, in addition, by holding in the vicinity of the neutral axis, it is possible to reduce the influence on expansion and contraction on the vibrating surface.

【0031】ところで、図6(c)は逆に悪い例を示す
ものである。すなわち、節部から離れた箇所で振動体6
1を振動体保持部64で保持したもので、たわみ振動の
振幅が著しく減少する。
On the contrary, FIG. 6C shows a bad example. That is, the vibrating body 6 is placed at a position away from the node.
1 is held by the vibrating body holding portion 64, and the amplitude of flexural vibration is significantly reduced.

【0032】なお、上記した各種の方式は必要に応じて
適当に組み合わせて使用することができ、そうすること
でさらに大きな効果が得られる。また、たわみ振動を用
いたものであれば、効果は振動体の形状によらないこと
はいうまでもない。
The above-mentioned various methods can be appropriately combined and used as necessary, and by doing so, a further great effect can be obtained. Needless to say, the effect does not depend on the shape of the vibrating body as long as it uses flexural vibration.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように本発明に係る請求項1また
は請求項2の超音波アクチュエータによれば、振動体を
点接触または線接触によって保持するから、保持の接触
面積を従来例に比べて大幅に減少させ、たわみ振動の振
幅減少を良好に抑制することができる。
As described above, according to the ultrasonic actuator of claim 1 or claim 2 of the present invention, since the vibrating body is held by point contact or line contact, the holding contact area is smaller than that of the conventional example. It is possible to significantly reduce the amplitude of flexural vibration, and to effectively suppress the decrease in the amplitude of flexural vibration.

【0034】請求項3の超音波アクチュエータによれ
ば、振動体を緩衝材を介して保持させるので、面接触で
の保持であってもたわみ振動への影響を軽減することが
できる。
According to the ultrasonic actuator of the third aspect, since the vibrating body is held via the cushioning material, it is possible to reduce the influence on the flexural vibration even if the vibrating body is held in surface contact.

【0035】請求項4の超音波アクチュエータによれ
ば、振動体をそれに形成した穴加工部または溝加工部で
保持することで、たわみ振動の中立軸近傍での保持が可
能となり、振動体面の伸縮運動を妨げず、たわみ振動へ
の影響を軽減できる。
According to the ultrasonic actuator of the fourth aspect, by holding the vibrating body in the hole processing portion or groove processing portion formed therein, it becomes possible to hold the vibrating vibration in the vicinity of the neutral axis, and to expand and contract the vibrating body surface. The effect on flexural vibration can be reduced without disturbing movement.

【0036】請求項5の超音波アクチュエータによれ
ば、たわみ振動の節部近傍で振動体を保持するので、た
わみ振動への影響を十分に抑えて大きな駆動力を得るこ
とができる。
According to the ultrasonic actuator of the fifth aspect, since the vibrating body is held in the vicinity of the flexural vibration node, it is possible to sufficiently suppress the influence on the flexural vibration and obtain a large driving force.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の点接触方式に係る実施例1の超音波ア
クチュエータを振動体の長手方向から見た正面図であ
る。
FIG. 1 is a front view of an ultrasonic actuator according to a first embodiment of the present invention, which is related to a point contact method, as seen from the longitudinal direction of a vibrating body.

【図2】本発明の点接触方式に係る実施例2の超音波ア
クチュエータを振動体の長手方向から見た正面図であ
る。
FIG. 2 is a front view of an ultrasonic actuator according to a second embodiment of the point contact system of the present invention as viewed from the longitudinal direction of a vibrating body.

【図3】(a)本発明の線接触方式に係る実施例3の超
音波アクチュエータを振動体の長手方向から見た正面図
である。 (b)図の(a)におけるA−A線矢視の拡大断面図で
ある。
FIG. 3 (a) is a front view of an ultrasonic actuator according to a third embodiment of the line contact method of the present invention, as seen from the longitudinal direction of a vibrating body. It is an expanded sectional view of the AA line arrow in (a) of a figure (b).

【図4】本発明の緩衝材方式に係る実施例4の超音波ア
クチュエータを振動体の長手方向から見た正面図であ
る。
FIG. 4 is a front view of an ultrasonic actuator according to a fourth embodiment of the cushioning material system of the present invention as viewed from the longitudinal direction of a vibrating body.

【図5】本発明の機械加工方式に係る実施例5の超音波
アクチュエータを振動体の長手方向から見た正面図であ
る。
FIG. 5 is a front view of an ultrasonic actuator according to a fifth embodiment of the machining method of the present invention as seen from the longitudinal direction of a vibrating body.

【図6】(a)本発明の節部近傍保持方式に係る実施例
6の超音波アクチュエータであって振動体が静止した状
態を示す側面図である。 (b)振動体がたわんだ状態を示す側面図である。 (c)振動体を節部以外の箇所で保持した場合を示す側
面図である。
FIG. 6 (a) is a side view showing an ultrasonic actuator according to a sixth embodiment of the method for holding the vicinity of a node of the present invention, showing a state in which the vibrating body is stationary. (B) It is a side view which shows the state which the vibrating body was bending. (C) It is a side view which shows the case where a vibrating body is hold | maintained in places other than a node part.

【図7】(a)従来例の超音波アクチュエータにおける
振動体に電界を印加していない状態を示す斜視図であ
る。 (b)従来例の超音波アクチュエータにおける振動体に
電界を印加してたわんだ状態を示す斜視図である。 (c)従来例の超音波アクチュエータにおける振動体の
たわみによる回転運動を示す正面図である。
FIG. 7A is a perspective view showing a state in which no electric field is applied to the vibrating body in the ultrasonic actuator of the conventional example. (B) It is a perspective view which shows the state which applied the electric field to the vibration body in the ultrasonic actuator of a prior art example, and was bent. (C) It is a front view which shows the rotational motion by the bending of the vibrating body in the ultrasonic actuator of a prior art example.

【図8】従来のたわみ振動を利用した超音波アクチュエ
ータの構成を示す斜視図である。
FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of a conventional ultrasonic actuator utilizing flexural vibration.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11……振動体 12a,12b……振動体保持部 13a〜13d……錐状突起 14a,14b……保持用ネジ 21……振動体 22a,22b……振動体保持部 23a〜23d……テーパー状突起 24a,24b……保持用ネジ 31……振動体 32a,32b……振動体保持部 33a,33b……テーパー状突起 34a,34b……保持用ネジ 41……振動体 42a,42b……振動体保持部 43a,43b……緩衝材 44a,44b……保持用ネジ 51……振動体 52a,52b……振動体保持部 53a,53b……保持用ピン 54a,54b……保持用ネジ 61……振動体 62a,62b……中立軸 63a,63b……節部 64a,64b……振動体保持部 11 ... Vibrating body 12a, 12b ... Vibrating body holding portion 13a to 13d ... Conical protrusion 14a, 14b ... Holding screw 21 ... Vibrating body 22a, 22b ... Vibrating body holding portion 23a to 23d. Protrusions 24a, 24b ... Retaining screw 31 ... Vibrating body 32a, 32b ... Vibrating body holding portion 33a, 33b ... Tapered protrusion 34a, 34b ... Retaining screw 41 ... Vibrating body 42a, 42b. Vibrating body holding portion 43a, 43b ... Buffer material 44a, 44b ... Holding screw 51 ... Vibrating body 52a, 52b ... Vibrating body holding portion 53a, 53b ... Holding pin 54a, 54b .. Holding screw 61 ... Vibrators 62a, 62b ... Neutral shafts 63a, 63b ... Nodes 64a, 64b ... Vibrator holders

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川崎 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Osamu Kawasaki 1006 Kadoma, Kadoma City, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧電体と弾性体からなる振動体に弾性振
動を励振することにより前記振動体上に加圧接触して配
置された移動体を駆動する超音波アクチュエータにおい
て、振動体として棒状の振動体を採用し、弾性振動とし
てたわみ振動を採用し、前記振動体を振動体保持部に対
し点接触で保持してあることを特徴とする超音波アクチ
ュエータ。
1. An ultrasonic actuator for driving a moving body, which is placed in pressure contact with the vibrating body by exciting elastic vibration in a vibrating body composed of a piezoelectric body and an elastic body, wherein a rod-shaped vibrating body is used as the vibrating body. An ultrasonic actuator, characterized in that a vibrating body is adopted, flexural vibration is adopted as elastic vibration, and the vibrating body is held in point contact with a vibrating body holding portion.
【請求項2】 圧電体と弾性体からなる振動体に弾性振
動を励振することにより前記振動体上に加圧接触して配
置された移動体を駆動する超音波アクチュエータにおい
て、振動体として棒状の振動体を採用し、弾性振動とし
てたわみ振動を採用し、前記振動体を振動体保持部に対
し線接触で保持してあることを特徴とする超音波アクチ
ュエータ。
2. An ultrasonic actuator for driving a moving body, which is placed in pressure contact with the vibrating body by exciting elastic vibration in the vibrating body composed of a piezoelectric body and an elastic body, wherein a rod-shaped vibrating body is used as the vibrating body. An ultrasonic actuator, characterized in that a vibrating body is adopted, flexural vibration is adopted as elastic vibration, and the vibrating body is held in line contact with a vibrating body holding portion.
【請求項3】 圧電体と弾性体からなる振動体に弾性振
動を励振することにより前記振動体上に加圧接触して配
置された移動体を駆動する超音波アクチュエータにおい
て、振動体として棒状の振動体を採用し、弾性振動とし
てたわみ振動を採用し、前記振動体を振動体保持部との
間に緩衝材を介在させた状態で保持してあることを特徴
とする超音波アクチュエータ。
3. An ultrasonic actuator for driving a moving body, which is placed in pressure contact with the vibrating body by exciting elastic vibration in a vibrating body composed of a piezoelectric body and an elastic body, wherein a rod-shaped vibrating body is used as the vibrating body. An ultrasonic actuator characterized in that a vibrating body is adopted, flexural vibration is adopted as elastic vibration, and the vibrating body is held with a cushioning material interposed between the vibrating body and a vibrating body holding portion.
【請求項4】 圧電体と弾性体からなる振動体に弾性振
動を励振することにより前記振動体上に加圧接触して配
置された移動体を駆動する超音波アクチュエータにおい
て、振動体として棒状の振動体を採用し、弾性振動とし
てたわみ振動を採用し、前記振動体に穴加工または溝加
工を施し、この振動体を振動体保持部に対し前記の穴加
工部または溝加工部を介して保持してあることを特徴と
する超音波アクチュエータ。
4. An ultrasonic actuator for driving a moving body, which is placed in pressure contact with the vibrating body by exciting elastic vibration in the vibrating body composed of a piezoelectric body and an elastic body, wherein a rod-shaped vibrating body is used as the vibrating body. A vibrating body is adopted, and flexural vibration is adopted as elastic vibration, and the vibrating body is holed or grooved, and the vibrating body is held by the vibrating body holding section via the holed or grooved section. An ultrasonic actuator characterized by being provided.
【請求項5】 圧電体と弾性体からなる振動体に弾性振
動を励振することにより前記振動体上に加圧接触して配
置された移動体を駆動する超音波アクチュエータにおい
て、振動体として棒状の振動体を採用し、弾性振動とし
てたわみ振動を採用し、前記振動体におけるたわみ振動
の節部近傍でこの振動体を振動体保持部に保持してある
ことを特徴とする請求項1から請求項4までのいずれか
1項に記載の超音波アクチュエータ。
5. An ultrasonic actuator for driving a moving body, which is placed in pressure contact with a vibrating body by exciting elastic vibration in the vibrating body composed of a piezoelectric body and an elastic body, wherein a rod-shaped vibrating body is used as the vibrating body. The vibrating body is adopted, and the flexural vibration is adopted as the elastic vibration, and the vibrating body is held by the vibrating body holding portion in the vicinity of the node of the flexural vibration in the vibrating body. 4. The ultrasonic actuator according to any one of 4 to 4.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008167605A (en) * 2006-12-28 2008-07-17 Tamron Co Ltd Piezo-motor holding member
JP2015226408A (en) * 2014-05-29 2015-12-14 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric actuator
US9391257B2 (en) 2011-12-06 2016-07-12 Seiko Epson Corporation Actuator, robot hand, robot, electronic component carrying device, electronic component inspection device, and printer

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