JPH09219979A - Vibration actuator - Google Patents
Vibration actuatorInfo
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- JPH09219979A JPH09219979A JP8025597A JP2559796A JPH09219979A JP H09219979 A JPH09219979 A JP H09219979A JP 8025597 A JP8025597 A JP 8025597A JP 2559796 A JP2559796 A JP 2559796A JP H09219979 A JPH09219979 A JP H09219979A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 縦振動及び捩じり振動を利用する異形モード
縮退型の振動アクチュエータでは、駆動に伴って移動子
に傾きが発生し、回転むら,トルクむら,左右差さらに
は効率低下等が発生してしまう。
【解決手段】 固定軸10と,固定軸10に支持される
とともに複数の振動を発生する振動子2と,固定軸10
に回転自在に支持されるとともに振動子2の端面に加圧
接触され回転駆動される移動子12と,移動子12に設
置されて移動子12を固定軸10に対して回転自在に支
持する一つのベアリング13と,移動子12に設置され
て移動子12の回転を外部に伝達する動力取出部材16
とを備え、動力取出部材16は、固定軸10方向に関し
て、ベアリング13の設置位置と略同一位置に、設置さ
れる超音波アクチュエータ1。
(57) 【Abstract】 PROBLEM TO BE SOLVED: In a deformed mode degenerate vibration actuator utilizing longitudinal vibration and torsional vibration, the moving element tilts as it is driven, resulting in uneven rotation, uneven torque, and left / right difference. The efficiency will decrease. SOLUTION: A fixed shaft 10, a vibrator 2 which is supported by the fixed shaft 10 and generates a plurality of vibrations, and a fixed shaft 10
A movable body 12 which is rotatably supported by the movable body 12 and is rotationally driven by being brought into pressure contact with the end face of the vibrator 2; One bearing 13 and a power take-off member 16 installed on the mover 12 for transmitting the rotation of the mover 12 to the outside
In the ultrasonic actuator 1, the power takeoff member 16 is installed at substantially the same position as the installation position of the bearing 13 in the direction of the fixed shaft 10.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、振動アクチュエー
タに関し、より具体的には、動力取出しに伴う駆動効率
の低下をできるだけ抑制した振動アクチュエータに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration actuator, and more particularly to a vibration actuator which suppresses a decrease in drive efficiency due to power take-out as much as possible.
【0002】[0002]
【従来の技術】図14は、縦−捩じり振動型の振動アク
チュエータの従来例の構造を示した斜視図である。2. Description of the Related Art FIG. 14 is a perspective view showing a structure of a conventional example of a longitudinal-torsion vibration type vibration actuator.
【0003】従来、この種の振動アクチュエータにおい
ては、ステータ(固定子)101では、2つの円柱型の
振動子102,103間に捩じり振動用の圧電素子10
4が配置される。さらに、振動子103の上側に縦振動
用の圧電素子105が配置される。捩じり振動用の圧電
素子104は、周方向に分極される。一方、縦振動用の
圧電素子105は厚さ方向に分極される。さらに、ロー
タ(移動子)106は、縦振動用の圧電素子105の上
側に配置される。Conventionally, in this type of vibration actuator, in a stator (stator) 101, a piezoelectric element 10 for torsional vibration is provided between two cylindrical vibrators 102 and 103.
4 are arranged. Further, a piezoelectric element 105 for longitudinal vibration is arranged above the vibrator 103. The piezoelectric element 104 for torsional vibration is polarized in the circumferential direction. On the other hand, the piezoelectric element 105 for longitudinal vibration is polarized in the thickness direction. Further, the rotor (moving element) 106 is arranged above the piezoelectric element 105 for longitudinal vibration.
【0004】ステータ101を構成する振動子102,
103及び圧電素子104,105は、シャフト107
のねじ部に螺合されて固定される。ロータ106は、中
心部に設けられたボールベアリング108を介してシャ
フト107に回転可能に設けられる。シャフト107の
先端にはばね109を介してナット110が螺合する。
これにより、ロータ106をステータ101に所定の加
圧力Fで加圧接触させる。A vibrator 102 constituting a stator 101,
103 and the piezoelectric elements 104 and 105
It is screwed and fixed to the screw part of the. The rotor 106 is rotatably provided on the shaft 107 via a ball bearing 108 provided at the center. A nut 110 is screwed into the tip of the shaft 107 via a spring 109.
As a result, the rotor 106 is brought into pressure contact with the stator 101 with a predetermined pressing force F.
【0005】捩じり振動用の圧電素子104と縦振動用
の圧電素子105とは、発振器111から発振される同
一周波数の電圧を、移相器112により移相制御して駆
動される。The piezoelectric element 104 for torsional vibration and the piezoelectric element 105 for longitudinal vibration are driven by the phase shifter 112 controlling the phase shift of the voltage of the same frequency oscillated from the oscillator 111.
【0006】捩じり振動用の圧電素子104は、ロータ
106が回転するための機械的変位を与える。一方、縦
振動用の圧電素子105は、ステータ101とロータ1
06との間に働く摩擦力を、圧電素子104による捩じ
り振動の周期に同期させて周期的に変動させることによ
り、振動を一方向への運動に変換するクラッチ的役割を
果たす。The piezoelectric element 104 for torsional vibration gives a mechanical displacement for rotating the rotor 106. On the other hand, the piezoelectric element 105 for longitudinal vibration includes the stator 101 and the rotor 1.
The frictional force acting between the piezoelectric element 104 and the piezoelectric element 104 is periodically changed in synchronization with the cycle of the torsional vibration by the piezoelectric element 104, thereby playing a role of a clutch for converting the vibration into a unidirectional motion.
【0007】図15は、この従来の振動アクチュエータ
のステータ101を展開して示した斜視図である。捩じ
り振動用の圧電素子104は、周方向に分極する必要が
ある。そこで、圧電材料を、図15に示すように、6〜
8個程度の扇形の小片に一端分割し、各小片を分極した
後に環状に再度組み合わせていた。なお、図15におけ
る符号104aは電極である。FIG. 15 is an exploded perspective view showing a stator 101 of this conventional vibration actuator. The piezoelectric element 104 for torsional vibration needs to be polarized in the circumferential direction. Therefore, as shown in FIG.
One end was divided into about eight fan-shaped pieces, and each piece was polarized and then reassembled into a ring shape. Reference numeral 104a in FIG. 15 is an electrode.
【0008】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかし、前述した従来
の振動アクチュエータでは、捩じり振動用の圧電素子1
04を環状に組み合わせる時に、環状の形状精度を出す
ことが難しかった。However, in the above-mentioned conventional vibration actuator, the piezoelectric element 1 for torsional vibration is used.
When combining 04 with a ring shape, it was difficult to obtain the ring shape accuracy.
【0009】一方、縦振動用の圧電素子105,及び捩
じり振動用の圧電素子104それぞれの面積は、とも
に、ステータ106の断面積と略等しいか、又は、ステ
ータ106の断面積よりも小さかった。また、シャフト
107を貫通させるために、縦振動用の圧電素子10
5,及び捩じり振動用の圧電素子104それぞれの中央
部に孔を開ける必要もあった。そのために、縦振動用の
圧電素子105,及び捩じり振動用の圧電素子104そ
れぞれの面積はさらに小さくなってしまい、振動アクチ
ュエータの高トルク化及び高回転化を図ることが難しか
った。On the other hand, the area of each of the piezoelectric element 105 for longitudinal vibration and the piezoelectric element 104 for torsional vibration is substantially equal to the sectional area of the stator 106 or smaller than the sectional area of the stator 106. It was Moreover, in order to penetrate the shaft 107, the piezoelectric element 10 for longitudinal vibration is used.
It was also necessary to make a hole in the center of each of the piezoelectric elements 104 for torsional vibration and. Therefore, the area of each of the piezoelectric element 105 for longitudinal vibration and the piezoelectric element 104 for torsional vibration is further reduced, and it is difficult to increase torque and rotation of the vibration actuator.
【0010】このような問題を解決するために、本出願
人は、既に特願平6−275022号等により、高トル
ク及び高回転で駆動することができ、しかも構造及び製
造がともに容易な異形モード縮退型の振動子を用いた振
動アクチュエータを提案した。In order to solve such a problem, the applicant of the present invention has already disclosed in Japanese Patent Application No. 6-275022 or the like a variant which can be driven with a high torque and a high rotation and is easy in structure and manufacturing. We proposed a vibration actuator using a mode-degenerate oscillator.
【0011】この異形モード縮退型の振動子を用いた振
動アクチュエータは、従来の円環型に代表されるような
複数の同型モードの振動を利用した振動アクチュエータ
に比較すると、高トルク化,小型化さらには軽量化等の
可能性が期待されており、近年積極的に開発が進められ
ている。The vibration actuator using the modified mode degenerate oscillator has a higher torque and a smaller size than a conventional vibration actuator using a plurality of same-mode vibrations represented by an annular type. Furthermore, the possibility of weight reduction and the like is expected, and development has been actively promoted in recent years.
【0012】異形モード縮退型の振動子を用いた振動ア
クチュエータとして、縦−捩じり振動型の振動子を用い
た振動アクチュエータがある。この縦−捩じり振動を用
いた振動アクチュエータにはいくつかの種類がある。そ
の中で、縦振動と捩じり振動とを同一周波数近傍に設定
しておき、縦振動及び捩じり振動それぞれの変位の合成
からなる楕円運動を駆動力として利用する型のものがあ
る。As a vibration actuator using a modified mode degenerate type vibrator, there is a vibration actuator using a longitudinal-torsion vibration type vibrator. There are several types of vibration actuators using this longitudinal-torsional vibration. Among them, there is a type in which the longitudinal vibration and the torsional vibration are set in the vicinity of the same frequency, and an elliptic motion, which is a combination of displacements of the longitudinal vibration and the torsional vibration, is used as a driving force.
【0013】図4は、振動子2単体の形状を工夫するこ
とにより、縦振動及び捩じり振動それぞれの共振周波数
を一致させた異形モード縮退型の振動アクチュエータ1
の縦断面図である。FIG. 4 shows a modified mode degenerate vibration actuator 1 in which the resonance frequencies of longitudinal vibration and torsional vibration are matched by devising the shape of the vibrator 2 alone.
FIG.
【0014】また、図5は、振動子2における圧電体
3,4の配置を示す説明図であり、図5(a)は振動子
2の中心線から左半分を断面で示す側面図,図5(b)
は図5(a)におけるA−A断面,B−B断面,C−C
断面を、駆動電圧Vt,Vlの印加状況とともに示す説
明図である。FIG. 5 is an explanatory view showing the arrangement of the piezoelectric bodies 3 and 4 in the vibrator 2, and FIG. 5 (a) is a side view showing the left half from the center line of the vibrator 2 in section. 5 (b)
Is the AA cross section, the BB cross section, and the CC in FIG.
It is explanatory drawing which shows a cross section with the application condition of drive voltage Vt, Vl.
【0015】図5(a)及び図5(b)に示すように、
振動子2は、駆動信号により励振される電気機械変換素
子である圧電体3,4と,圧電体3,4を接合して圧電
体3,4の励振によって1次の縦振動と2次の捩じり振
動とが発生することにより駆動面Dに駆動力が発生する
弾性体5とから構成される。As shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b),
The vibrator 2 joins the piezoelectric bodies 3 and 4 which are electromechanical conversion elements excited by a drive signal, and the piezoelectric bodies 3 and 4 are joined to each other to excite the piezoelectric bodies 3 and 4 to cause primary longitudinal vibration and secondary longitudinal vibration. The elastic body 5 is configured to generate a driving force on the driving surface D when the torsional vibration is generated.
【0016】図4及び図5からも分かるように、弾性体
5は、中心軸方向と平行な方向に互いに離間して形成さ
れた4つの大径部6A〜6Dと,4つの大径部6A〜6
Dそれぞれの間に段差状に形成された3つの小径部6a
〜6cとを備える中空円柱体を、その中心軸を含む平面
で縦に2分割することにより得られる二つの半中空円柱
体5a,5bを、再度組み合わせることにより得られ
る。As can be seen from FIGS. 4 and 5, the elastic body 5 has four large-diameter portions 6A to 6D and four large-diameter portions 6A which are formed apart from each other in the direction parallel to the central axis direction. ~ 6
Three small-diameter portions 6a formed in a step shape between each D
It is obtained by recombining the two semi-hollow cylindrical bodies 5a and 5b obtained by vertically dividing the hollow cylindrical body provided with ˜6c into two in the plane including the central axis.
【0017】二つの半中空円柱体5a,5bの分割面に
は、板状の電気機械変換素子である圧電体3,4が挟ま
れた状態で保持される。圧電体は、1次の縦振動(L1
モード)の節付近の一カ所に、圧電定数d31が大きい圧
電体4を2層配置するとともに、2次の捩り振動(T2
モード)の節付近の二カ所に、圧電定数d15が大きい圧
電体3を2層配置する。Piezoelectric bodies 3 and 4 which are plate-shaped electromechanical conversion elements are held in a state of being sandwiched between the divided surfaces of the two semi-hollow cylindrical bodies 5a and 5b. The piezoelectric body has a primary longitudinal vibration (L1
Two layers of the piezoelectric body 4 having a large piezoelectric constant d 31 are arranged at one place near the node of (mode), and the secondary torsional vibration (T2
Two layers of the piezoelectric body 3 having a large piezoelectric constant d 15 are arranged at two places near the (mode) node.
【0018】弾性体5には、4つの大径部6A〜6Dの
それぞれ弾性体長さ方向の略中心に、圧電体3,4の積
層方向と平行に貫通穴7a〜7dが形成される。これら
の貫通穴7a〜7dにボルト8a〜8dを挿入し、ボル
ト8a〜8dにナット9a〜9dをそれぞれ螺合するこ
とにより、半中空円柱体5a,5b及び圧電体3,4を
締結・固定する。In the elastic body 5, through holes 7a to 7d are formed in parallel with the stacking direction of the piezoelectric bodies 3 and 4 at substantially the centers of the four large diameter portions 6A to 6D in the elastic body length direction. Bolts 8a to 8d are inserted into these through holes 7a to 7d, and nuts 9a to 9d are respectively screwed into the bolts 8a to 8d to fasten and fix the semi-hollow columnar bodies 5a and 5b and the piezoelectric bodies 3 and 4. To do.
【0019】さらに、小径部6bのうちの弾性体長手方
向の略中心部である1次の縦振動(L1モード)の節付
近には、弾性体5を丸棒状の固定軸10の所定の位置に
固定するための支持部材であるピン11が貫通した状態
で設置される。Further, the elastic body 5 is provided at a predetermined position of the round rod-shaped fixed shaft 10 in the vicinity of the node of the primary longitudinal vibration (L1 mode), which is a substantially central portion of the small diameter portion 6b in the longitudinal direction of the elastic body. It is installed in a state in which the pin 11, which is a support member for fixing to, is penetrated.
【0020】移動子12は、厚肉円環状の移動子母材1
2aと,移動子母材12aの一方の端面に貼付されて弾
性体駆動面Dに接触する摺動材12bとから構成され
る。移動子母材12aの反振動子側端面の内周部に嵌合
された回転支持部材であるベアリング13により固定軸
10に対しての位置決めが行われる。また、加圧手段で
あるコイルバネ14(皿バネや板バネ等でもよい。)が
固定軸10の所定の位置に固定されており、このコイル
バネ14により、振動子2は弾性体駆動面Dに向けて加
圧される。The mover 12 is a thick ring-shaped mover base material 1
2a, and a sliding member 12b that is attached to one end surface of the mover base material 12a and contacts the elastic body driving surface D. Positioning with respect to the fixed shaft 10 is performed by a bearing 13 which is a rotation supporting member fitted to the inner peripheral portion of the end face of the moving element base material 12a on the side opposite to the oscillator. In addition, a coil spring 14 (which may be a disc spring, a leaf spring, or the like) serving as a pressurizing unit is fixed to a predetermined position of the fixed shaft 10, and the coil spring 14 directs the vibrator 2 toward the elastic body driving surface D. Is pressurized.
【0021】なお、図4に示す振動アクチュエータにお
いて、移動子12は一つのベアリング13により支持さ
れているが、移動子母材12aの両端面側にベアリング
を二つ配置するものもある。しかし、このように二つの
ベアリングで移動子12を支持するのでは、移動子12
を過剰に拘束することになり、振動アクチュエータの駆
動効率の低下を引き起こすおそれがあることから、移動
子12の支持は一つのベアリングで行うことが望まし
い。In the vibration actuator shown in FIG. 4, the mover 12 is supported by a single bearing 13, but there are also some in which two bearings are arranged on both end surfaces of the mover base material 12a. However, if the moving element 12 is supported by the two bearings in this way,
Therefore, it is desirable that the moving element 12 be supported by one bearing, because it may excessively restrain the moving element 12 and the driving efficiency of the vibration actuator may be lowered.
【0022】固定軸10は、振動子中空部を貫通した状
態で配置されており、振動子2を固定するとともに、移
動子12をその半径方向について位置決め・支持する。
さらに、固定軸10の上端部にはネジ部が形成されてお
り、このネジ部にコイルバネ14の加圧力を調整する調
整手段であるナット15が螺着される。ナット15の固
定軸10に対する螺着位置を調節することにより、コイ
ルバネ14の加圧力が調節される。The fixed shaft 10 is arranged so as to pass through the hollow portion of the vibrator, fixes the vibrator 2 and positions and supports the mover 12 in the radial direction thereof.
Further, a screw portion is formed on the upper end of the fixed shaft 10, and a nut 15 which is an adjusting means for adjusting the pressing force of the coil spring 14 is screwed onto the screw portion. The pressing force of the coil spring 14 is adjusted by adjusting the screwing position of the nut 15 with respect to the fixed shaft 10.
【0023】駆動回路は、図5(b)に示すように、駆
動信号を発振する発振部21と、発振された駆動信号を
(1/4)λ(λ:波長)位相差を有する信号に分ける
移相部22と、捩じり振動用圧電体(T用PZT)3,
3に入力する駆動信号を増幅するT増幅部23と、縦振
動用圧電体(L用PZT)4に入力する駆動信号を増幅
するL増幅部24とから構成される。As shown in FIG. 5B, the drive circuit oscillates the drive signal and the oscillated drive signal into a signal having a phase difference of (1/4) λ (λ: wavelength). Phase-shifting part 22 to separate and piezoelectric body for torsional vibration (PZT for T) 3,
3 includes a T amplification unit 23 that amplifies a drive signal that is input to 3 and an L amplification unit 24 that amplifies the drive signal that is input to the longitudinal vibration piezoelectric body (PZT for L) 4.
【0024】図5(b)に示すように、弾性体5は、中
空円柱体を縦に2つに分割し、それらの分割面に圧電体
3,4を挟み込んだ状態で保持する。圧電体3,4は3
群からなっており、圧電体3,4の群はそれぞれ2層か
らなる。As shown in FIG. 5 (b), the elastic body 5 vertically divides the hollow columnar body into two, and holds the piezoelectric bodies 3 and 4 in a state where the divided planes are sandwiched. Piezoelectric bodies 3 and 4 are 3
Each of the piezoelectric bodies 3 and 4 is composed of two layers.
【0025】前述したように、3群の圧電体3,4のう
ちの1群の圧電体4は、1次の縦振動の節付近の一箇所
に圧電定数d31が大きい圧電体を、残りの2群の圧電体
3,3は、2次の捩じり振動の節付近の二箇所に圧電定
数d15が大きい圧電体を、それぞれ配置している。As described above, the piezoelectric body 4 of one group among the piezoelectric bodies 3 and 4 of the three groups has a piezoelectric body with a large piezoelectric constant d 31 remaining at one location near the node of the primary longitudinal vibration. In the second group of piezoelectric bodies 3 and 3, piezoelectric bodies having a large piezoelectric constant d 15 are arranged at two locations near the node of the secondary torsional vibration.
【0026】圧電定数d15が大きい圧電体3は、弾性体
5の長手方向に対して剪断変位を発生する。図5(b)
におけるA−A断面及びC−C断面それぞれにおける2
組の圧電体3は、弾性体5の円周方向に対して、剪断変
形が手前方向とその反対方向とが交互の向きになるよう
に配置する。The piezoelectric body 3 having a large piezoelectric constant d 15 causes shear displacement in the longitudinal direction of the elastic body 5. FIG. 5 (b)
2 in each of the AA cross section and the CC cross section in FIG.
The pair of piezoelectric bodies 3 are arranged so that the shear deformation is alternately in the front direction and the opposite direction with respect to the circumferential direction of the elastic body 5.
【0027】また、これらの圧電体3は、A−A断面及
びC−C断面それぞれの捩じれる方向が逆向きになるよ
うに圧電体を配置する。圧電体がこのように配置されて
それぞれが剪断変形すると、振動子2に2次の捩じり振
動が発生する。The piezoelectric bodies 3 are arranged so that the twisting directions of the AA cross section and the CC cross section are opposite to each other. When the piezoelectric bodies are arranged in this way and each is sheared and deformed, a secondary torsional vibration is generated in the vibrator 2.
【0028】圧電定数d31が大きい圧電体4は、弾性体
5の長手方向に対して伸縮変位を発生する。図5(b)
のB−B断面における2組の縦振動用の圧電体4は、全
てある電位が印加された場合に同じ方向に変位が生じる
ように配置する。The piezoelectric body 4 having a large piezoelectric constant d 31 expands and contracts in the longitudinal direction of the elastic body 5. FIG. 5 (b)
The two sets of piezoelectric bodies 4 for longitudinal vibration in the BB cross section are arranged so that displacement occurs in the same direction when a certain potential is applied.
【0029】以上のように、圧電定数d15が大きい捩じ
り振動用の圧電体3と,圧電定数d31が大きい縦振動用
の圧電体4とを配置しておき、捩じり振動用の圧電体3
に正弦波電圧を入力すると、振動子2にはそれに応じて
捩じり運動が発生する。一方、縦振動用の圧電体4に正
弦波電圧を入力すると、振動子2にはそれに応じて伸縮
運動が発生する。As described above, the piezoelectric body 3 for torsional vibration having a large piezoelectric constant d 15 and the piezoelectric body 4 for longitudinal vibration having a large piezoelectric constant d 31 are arranged in advance for torsional vibration. Piezoelectric body 3
When a sine wave voltage is input to the oscillator 2, a torsional motion is generated in the oscillator 2 accordingly. On the other hand, when a sine wave voltage is input to the piezoelectric body 4 for longitudinal vibration, the vibrator 2 expands and contracts accordingly.
【0030】以上のように構成すると、発振部21は駆
動信号を発振し、その駆動信号は移相部22により2つ
の(1/4)λ位相差を有する信号に分割され、それぞ
れT増幅部23及びL増幅部24により増幅される。T
増幅部23により増幅された駆動信号は捩じり振動用の
圧電体3に入力される。一方、L増幅部24により増幅
された駆動信号は縦振動用の圧電体4に入力される。With the above configuration, the oscillator 21 oscillates a drive signal, and the drive signal is divided by the phase shifter 22 into two signals having a (1/4) λ phase difference, each of which is a T amplifier. It is amplified by 23 and the L amplifier 24. T
The drive signal amplified by the amplifier 23 is input to the piezoelectric body 3 for torsional vibration. On the other hand, the drive signal amplified by the L amplifier 24 is input to the piezoelectric body 4 for longitudinal vibration.
【0031】図6は、振動子2に発生する縦振動(L1
モード )及び捩じり振動(T2モード)の振動波形の一
例を示す説明図である。図6に示すように、駆動信号が
入力された振動子2には、圧電体3,4の励振によっ
て、振動の腹及び節をそれぞれ有する1次の縦振動と2
次の捩り振動とが発生する。ここで、捩り振動用の圧電
体3と縦振動用の圧電体4とに印加する駆動電圧の位相
差を(1/4)λずらして設定すると、振動子2の駆動
面Dには楕円運動が発生する。FIG. 6 shows the longitudinal vibration (L1
3) and a torsional vibration (T2 mode). As shown in FIG. 6, the vibrator 2 to which the drive signal is input is excited by the piezoelectric bodies 3 and 4, and has a primary longitudinal vibration having a vibration antinode and a node 2
The following torsional vibrations occur. Here, if the phase difference between the drive voltages applied to the piezoelectric body 3 for torsional vibration and the piezoelectric body 4 for longitudinal vibration is set to be shifted by (1/4) λ, the drive surface D of the vibrator 2 has an elliptic motion. Occurs.
【0032】駆動面Dにこのような楕円運動が発生して
いる際、捩じり振動(T2モード)は、捩じり剛性の弱
い小径部6a及び6cの二箇所に節を発生し、端面であ
る駆動面Dが振動の腹となる。一方、縦振動(L1モー
ド)は、小径部6b付近に節を発生し、駆動面Dが腹と
なる。この駆動面Dに加圧された移動子12は、摩擦的
に振動子2より駆動力を受け、駆動される。When such an elliptic motion is generated on the driving surface D, torsional vibration (T2 mode) generates nodes at two locations of the small diameter portions 6a and 6c having a small torsional rigidity, and the end surface The drive surface D, which is, becomes the antinode of vibration. On the other hand, the longitudinal vibration (L1 mode) generates a node near the small diameter portion 6b, and the drive surface D becomes an antinode. The mover 12 pressed against the drive surface D is driven by frictionally receiving a drive force from the vibrator 2.
【0033】図7は、振動子2の駆動面Dに楕円運動が
発生することを経時的に示す説明図である。なお、図7
においては移動子は図示しない。図7に示すように、捩
じり振動(T2モード)の周期及び縦振動(L1モー
ド)の周期それぞれの位相差を(1/4)λずらして設
定すると、振動子2の駆動面D上の定点には楕円運動が
発生する。FIG. 7 is an explanatory diagram showing over time that an elliptic motion occurs on the driving surface D of the vibrator 2. FIG.
The moving element is not shown in FIG. As shown in FIG. 7, when the phase difference between the period of the torsional vibration (T2 mode) and the period of the longitudinal vibration (L1 mode) is shifted by (1/4) λ, the driving surface D of the vibrator 2 is set. Elliptic motion occurs at the fixed point of.
【0034】t=(6/4)πの時点では、捩じり振動
Tの変位は左側に最大であり、一方、縦振動Lの変位は
零である。この状態では、移動子は、図示しない加圧機
構によって振動子2の駆動面Dに加圧接触する。At time t = (6/4) π, the displacement of the torsional vibration T is maximum on the left side, while the displacement of the longitudinal vibration L is zero. In this state, the mover is brought into pressure contact with the drive surface D of the vibrator 2 by a pressure mechanism (not shown).
【0035】この状態から、t=(7/4)π〜0〜
(2/4)πまでは、捩じり振動Tは、左側の最大から
右側の最大まで変位し、一方、縦振動Lは、零から上側
の最大に変位し再び零に戻る。したがって、振動子2の
駆動面Dの定点は、移動子を押しながら右方向に回転
し、移動子は駆動される。From this state, t = (7/4) π˜0
Up to (2/4) π, the torsional vibration T is displaced from the maximum on the left side to the maximum on the right side, while the longitudinal vibration L is displaced from zero to the maximum on the upper side and returns to zero again. Therefore, the fixed point of the driving surface D of the vibrator 2 rotates rightward while pressing the moving element, and the moving element is driven.
【0036】次に、t=(2/4)π〜(6/4)πま
では、捩じり振動Tは、右側の最大から左側の最大まで
変位し、一方、縦振動Lは、零から下側の最大に変位し
再び零に戻る。したがって、振動子2の駆動面Dの定点
は、移動子から離れながら左方向に回転するため、移動
子は駆動されない。このときに、移動子は加圧部材によ
り加圧されていても固有振動数が異なるため、振動子2
の縮みに追従しない。Next, from t = (2/4) π to (6/4) π, the torsional vibration T is displaced from the maximum on the right side to the maximum on the left side, while the longitudinal vibration L is zero. Then, it moves to the lower maximum and returns to zero again. Therefore, the fixed point of the drive surface D of the vibrator 2 rotates to the left while moving away from the moving element, so that the moving element is not driven. At this time, the moving element has different natural frequencies even if it is pressed by the pressing member, so that the vibrator 2
Does not follow the shrinkage of
【0037】ここで、捩じり振動の振動数を捩り振動の
共振周波数に略一致させるとともに、縦振動の振動数を
縦振動の共振周波数に略一致させると、捩り振動及び縦
振動はともに共振して楕円運動が拡大する。Here, when the frequency of the torsional vibration is made to substantially match the resonance frequency of the torsional vibration and the frequency of the longitudinal vibration is made to substantially match the resonance frequency of the longitudinal vibration, both the torsional vibration and the longitudinal vibration are resonated. Then the elliptical movement expands.
【0038】ところで、図4に示す振動アクチュエータ
において、振動子2によって駆動される移動子12自体
が最終的な駆動対称物でない限り、移動子12には駆動
力を外部へ伝達するための動力取出部をさらに設ける必
要がある。このような動力取出部としては、移動子12
は回転駆動されることから、移動子12の外周面に設け
ることが一般的である。By the way, in the vibration actuator shown in FIG. 4, unless the mover 12 itself driven by the vibrator 2 is a final drive symmetrical object, the mover 12 takes out power for transmitting the driving force to the outside. It is necessary to further provide a section. As such a power take-out part, the mover 12
Since is driven to rotate, it is generally provided on the outer peripheral surface of the mover 12.
【0039】図8,図9は、いずれも、動力取出部とし
てのギヤ16を、移動子12の外周面に形成した振動ア
クチュエータを示す部分断面図である。図8はギヤ16
を振動子2側に設置した場合であり、図9はギヤ16を
反振動子2側に設置した場合である。8 and 9 are partial sectional views showing a vibration actuator in which a gear 16 as a power take-out portion is formed on the outer peripheral surface of the mover 12. FIG. 8 shows a gear 16
Is installed on the vibrator 2 side, and FIG. 9 is a case where the gear 16 is installed on the anti-vibrator 2 side.
【0040】図8,図9に示す振動アクチュエータで
は、ギヤ16を、移動子12の外周面の一部に環状に形
成し、このギヤ16に動力伝達対象部材のギヤ(図示し
ない。)を噛合させることにより、移動子12に発生す
る駆動力を取り出す。しかし、このようにして駆動力を
取り出そうとすると、駆動に伴って、移動子12には傾
きや振れ回りが発生してしまう。In the vibration actuator shown in FIGS. 8 and 9, the gear 16 is formed in an annular shape on a part of the outer peripheral surface of the mover 12, and a gear (not shown) of a power transmission target member is meshed with the gear 16. By doing so, the driving force generated in the mover 12 is extracted. However, if an attempt is made to extract the driving force in this manner, the mover 12 will be tilted or whirling due to the driving.
【0041】図10は、図8に示す振動アクチュエータ
において傾きや振れ回りが発生している移動子12の状
況を、図11は、図9に示す振動アクチュエータにおい
て傾きや振れ回りが発生している移動子12の状況をそ
れぞれ示す説明図である。FIG. 10 shows the state of the moving element 12 in which the vibration actuator shown in FIG. 8 is tilted or whirling, and FIG. 11 is the vibration actuator shown in FIG. 9 in which tilting or whirling is generated. It is explanatory drawing which shows the situation of each mover 12.
【0042】図10及び図11に示すように、動力伝達
対象部材17a,17bの一部に形成された駆動力伝達
用のギヤ18a,18bに動力取出部16を噛合させる
と、図8,図9に示す振動アクチュエータでは、固定軸
10の長手方向についてボールベアリング13の設置位
置を中心として移動子12が固定軸10に対して傾いて
振れ回りを発生してしまう。このような移動子12の傾
きや振れ回りは、移動子12の回転軸方向長さが大きい
場合には特に顕著に発生する。移動子12がこのように
傾いたり、振れ回ったりするのは、固定軸10の長手方
向について、ベアリングの設置位置とギヤ16の設置位
置との間に距離h1 ,h2 が存在するためである。As shown in FIGS. 10 and 11, when the power take-out portion 16 is meshed with the drive force transmitting gears 18a and 18b formed in a part of the power transmitting target members 17a and 17b, respectively, FIG. In the vibration actuator shown in FIG. 9, the mover 12 tilts with respect to the fixed shaft 10 and swirls around the installation position of the ball bearing 13 in the longitudinal direction of the fixed shaft 10. Such inclination and whirling of the mover 12 are particularly remarkable when the length of the mover 12 in the rotation axis direction is large. The mover 12 tilts or swings around in this manner because there are distances h 1 and h 2 between the bearing installation position and the gear 16 installation position in the longitudinal direction of the fixed shaft 10. is there.
【0043】また、このような移動子12の傾きや振れ
回りに起因する振れが固定軸10又は周囲の系の固有振
動数に近づくと、移動子12にびびり振動や騒音等が発
生してしまうおそれもある。When the vibration due to the inclination or whirling of the moving element 12 approaches the natural frequency of the fixed shaft 10 or the surrounding system, chatter vibration or noise is generated in the moving element 12. There is a fear.
【0044】さらに、異形モード縮退型の振動子の一例
として、先に示した縦−捩じり振動子型の振動アクチュ
エータは、振動子2に発生させた捩じり振動による回転
変位を移動子12に間欠的(クラッチ的)に伝達するた
めに縦振動による上下振幅を用いている。そのため、移
動子12の微小な傾きや振れ回りが発生すると、ミクロ
ン〜サブミクロンオーダーで変位する振動子駆動面D、
つまり振動子2と移動子12との間の接触状態(面の平
行性,面圧状態等)に著しく影響を及ぼしてしまう。そ
のため、移動子12が傾いた振動アクチュエータでは、
駆動の際に、回転むら,トルクむら,左右差さらには駆
動効率低下等が発生し、振動アクチュエータの性能が低
下してしまう。Further, as an example of the variant mode degenerate oscillator, the above-described longitudinal-torsion oscillator type vibration actuator moves the rotational displacement due to the torsional vibration generated in the oscillator 2 to the moving element. The vertical amplitude due to longitudinal vibration is used for intermittently transmitting to 12 (clutch-like). Therefore, when a slight inclination or whirling of the moving element 12 occurs, the vibrator driving surface D that is displaced in the order of micron to submicron,
That is, the contact state (parallelism of surfaces, surface pressure state, etc.) between the vibrator 2 and the mover 12 is significantly affected. Therefore, in the vibration actuator in which the mover 12 is tilted,
At the time of driving, uneven rotation, uneven torque, left-right difference, lowering of driving efficiency, etc. occur, and the performance of the vibration actuator deteriorates.
【0045】さらに、図12,図13は、いずれも動力
を取り出す動力取出部を、伝達機構であるベルト19に
変更した場合である。図12及び図13において、ベル
ト19は歯付きベルトであってもよく、又はそうでなく
てもよい。Further, FIGS. 12 and 13 both show the case where the power take-out portion for taking out the power is changed to the belt 19 which is a transmission mechanism. 12 and 13, belt 19 may or may not be a toothed belt.
【0046】伝達機構が歯付きでない通常のベルト19
である場合、移動子12と動力伝達対象部材17とは、
移動子12,動力伝達対象部材17それぞれの表面とベ
ルト19との間に生じる摩擦力によって連動される力学
的関係を保つ。そのため、ベルト19には摩擦力を発生
するのに充分な張力を与える必要がある。また、伝達機
構が歯付きベルト19である場合には、回転力を正確に
伝達するためにベルト19に対して適当な張力を設定す
る必要がある。Ordinary belt 19 whose transmission mechanism is not toothed
In the case of, the moving element 12 and the power transmission target member 17 are
A mechanical relationship is maintained that is linked by the frictional force generated between the surface of each of the mover 12 and the power transmission target member 17 and the belt 19. Therefore, it is necessary to give sufficient tension to the belt 19 to generate a frictional force. If the transmission mechanism is the toothed belt 19, it is necessary to set an appropriate tension on the belt 19 in order to accurately transmit the rotational force.
【0047】しかし、図12,図13によりそれぞれ示
した振動アクチュエータでは、前述した図8〜図11に
示す振動アクチュエータと同様に、移動子12に傾きが
発生して移動子12の傾きや振れ回りを発生し、回転む
ら,トルクむら,左右差さらには効率低下等が発生して
しまう。However, in the vibration actuators shown in FIGS. 12 and 13, similarly to the vibration actuators shown in FIGS. 8 to 11 described above, the moving element 12 is tilted to cause tilting or whirling of the moving element 12. Occurs, causing uneven rotation, uneven torque, left-right difference, and lower efficiency.
【0048】[0048]
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本発明では、固定軸の軸方向について、移動子
の回転支持部材の設置位置近傍に動力取出部を設けるこ
とにより、移動子の傾きや振れ回りの発生を抑制するも
のである。In order to solve such a problem, according to the present invention, a power take-out portion is provided in the axial direction of the fixed shaft in the vicinity of the installation position of the rotary support member of the mover. It suppresses the occurrence of tilt and whirling.
【0049】請求項1の発明は、固定軸と,この固定軸
に支持されるとともに複数の振動を発生する柱状の振動
子と,前記の固定軸に回転自在に支持されるとともに前
記の振動子の端面に加圧接触され、前記の振動により回
転駆動される柱状の相対運動部材と,この相対運動部材
に設置されてこの相対運動部材を前記の固定軸に対して
回転自在に支持する回転支持部材と,前記の相対運動部
材に設置されて相対運動部材の回転を外部に伝達する動
力取出部材とを備える振動アクチュエータにおいて、前
記の動力取出部材は、前記の固定軸方向に関して、前記
の回転支持部材の設置位置と略同一位置に、設置される
ことを特徴とするものである。According to a first aspect of the present invention, a fixed shaft, a columnar vibrator supported by the fixed shaft and generating a plurality of vibrations, and a vibrator rotatably supported by the fixed shaft are provided. A columnar relative movement member that is pressed against the end face of the rotor and is driven to rotate by the vibration, and a rotary support that is installed on the relative movement member and rotatably supports the relative movement member with respect to the fixed shaft. In a vibration actuator comprising a member and a power take-out member that is installed on the relative motion member and transmits the rotation of the relative motion member to the outside, the power take-out member has the rotation support in the fixed axial direction. It is characterized in that it is installed at substantially the same position as the installation position of the member.
【0050】請求項2の発明は、請求項1に記載された
振動アクチュエータにおいて、前記の回転支持部材は、
ベアリングであることを特徴とするものである。請求項
3の発明は、請求項1又は請求項2に記載された振動ア
クチュエータにおいて、前記の振動アクチュエータは、
複数の異なる振動モードを利用する異形モード縮退型の
振動アクチュエータであることを特徴とするものであ
る。According to a second aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the first aspect, the rotation supporting member is
It is characterized by being a bearing. The invention of claim 3 is the vibration actuator according to claim 1 or 2, wherein the vibration actuator is
It is a characteristic mode degenerate vibration actuator that utilizes a plurality of different vibration modes.
【0051】[0051]
(第1実施形態)以下、本発明の実施形態を添付図面を
参照しながら詳細に説明する。なお、以降の各実施形態
の説明は、振動アクチュエータとして超音波の振動領域
を利用する超音波アクチュエータを例にとって、行う。(First Embodiment) Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Note that the following description of each embodiment will be given by taking an ultrasonic actuator that uses an ultrasonic vibration region as an example of the vibration actuator.
【0052】図1は、本発明の第1実施形態にかかる超
音波アクチュエータの部分断面図である。図2は、この
超音波アクチュエータにより駆動力を取り出す状況を示
す部分断面図である。なお、図1,図2に図示されてい
る範囲以外については図4〜図7に示す振動アクチュエ
ータと同一であるため、図1,図2に図示していない範
囲の説明は省略する。FIG. 1 is a partial sectional view of an ultrasonic actuator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a situation where the driving force is taken out by this ultrasonic actuator. Except for the range shown in FIGS. 1 and 2, the vibration actuator is the same as that shown in FIGS. 4 to 7, and therefore the description of the range not shown in FIGS. 1 and 2 is omitted.
【0053】図1及び図2に示す第1実施形態では、移
動子12の上端面中心部に環状の溝部12cを形成し、
この溝部12cにベアリング13を嵌め込んで装着す
る。そして、このベアリング13を固定軸10の所定の
位置に装着することにより、移動子12を固定軸10に
より回動自在に支持する。In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, an annular groove 12c is formed in the center of the upper end surface of the mover 12,
The bearing 13 is fitted into the groove 12c and mounted. By mounting the bearing 13 at a predetermined position on the fixed shaft 10, the movable element 12 is rotatably supported by the fixed shaft 10.
【0054】本実施形態では、固定軸10の長手方向に
ついて、ベアリング13の設置位置と同一高さとなる移
動子12の外周面に、動力取出部材であるギヤ16を環
状に形成してある。In the present embodiment, the gear 16 as a power take-out member is formed in an annular shape on the outer peripheral surface of the moving element 12 which is at the same height as the installation position of the bearing 13 in the longitudinal direction of the fixed shaft 10.
【0055】図1及び図2に示す第1実施形態では、ベ
アリング13と同一高さとなる位置にギヤ16を設け
て、動力伝達対象部材17aに環状に形成されたギヤ1
8aから動力を取り出すように構成する。そのため、ギ
ヤ16に与えられる負荷、すなわち移動子12に対する
外力がモーメントの回転中心的な役割を果たすベアリン
グ13に直接的に作用する。In the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, the gear 16 is provided at the same height as the bearing 13 and the gear 1 is formed in the power transmission target member 17a in an annular shape.
The power is taken out from 8a. Therefore, the load applied to the gear 16, that is, the external force applied to the moving element 12 directly acts on the bearing 13 which plays the role of the center of rotation of the moment.
【0056】換言すれば、外部負荷である動力伝達対象
部材17aの移動子12に対する機械的な影響力は、固
定軸10の長手方向に関してベアリング13において発
生する。つまり、動力伝達対象部材17aからの移動子
12に対する外力は、移動子12の傾きや振れ回り等が
生じる場合に発生するモーメントの回転中心点近傍に作
用する。In other words, the mechanical influence of the power transmission target member 17a, which is an external load, on the mover 12 is generated in the bearing 13 in the longitudinal direction of the fixed shaft 10. That is, the external force from the power transmission target member 17a to the mover 12 acts in the vicinity of the rotation center point of the moment generated when the mover 12 is tilted or whirles.
【0057】このように、本実施形態によれば、動力伝
達対象部材17aからの外力の作用部が、移動子12を
傾斜させるモーメントの発生位置の近傍に存在すること
になって、このモーメントの値を極めて小さくすること
ができる。したがって、移動子12の傾きや振れ回り等
を極めて低く抑制することができる。なお、本実施形態
では、ギヤ16をベアリング13と同一高さとなる位置
に形成したが、本発明はこのような態様に限定されるも
のではない。ギヤ16は、移動子12を傾斜させるモー
メントが発生しても問題にならない程度に、ギヤ16の
設置位置近傍に設置されていればよい。As described above, according to the present embodiment, the acting portion of the external force from the power transmission target member 17a exists near the position where the moment for tilting the mover 12 is generated. The value can be made extremely small. Therefore, the inclination and whirling of the mover 12 can be suppressed to an extremely low level. Although the gear 16 is formed at the same height as the bearing 13 in the present embodiment, the present invention is not limited to such a mode. The gear 16 may be installed in the vicinity of the installation position of the gear 16 to the extent that it does not matter even if a moment that tilts the mover 12 is generated.
【0058】(第2実施形態)図3は、本発明の第2実
施形態にかかる超音波アクチュエータの部分断面図であ
る。本実施形態の超音波アクチュエータは、動力を取り
出す動力取出部材を、動力伝達機構であるベルト19に
変更した場合である。(Second Embodiment) FIG. 3 is a partial sectional view of an ultrasonic actuator according to a second embodiment of the present invention. The ultrasonic actuator of the present embodiment is one in which the power take-out member for taking out power is changed to the belt 19 which is a power transmission mechanism.
【0059】すなわち、図3に示すように、移動子12
の外周面に動力取出しのためのギヤ16を設けるのでは
なく、固定軸長手方向について、ボールベアリング13
と同一高さとなる位置に、環状のベルト19を掛けると
ともに、動力伝達対象部材17aの駆動力取出し用のギ
ヤ18aを同一高さに配置することにより、ベルト19
を介して駆動力を取り出す。That is, as shown in FIG.
Instead of providing the gear 16 for taking out power on the outer peripheral surface of the ball bearing 13 in the longitudinal direction of the fixed shaft.
The annular belt 19 is hung at the same height as that of the belt 19 and the gear 18a for extracting the driving force of the power transmission target member 17a is arranged at the same height.
Drive force is taken out via.
【0060】本実施形態にかかる超音波アクチュエータ
によれば、ベルト19に張力を加えても、ベアリング1
3とベルト19とが同一高さに存在するため、移動子1
2は傾斜しない。そのため、移動子12の傾きや振れ回
り等を極めて低く抑制することができ、極めて安定的に
超音波アクチュエータを動作させることができる。According to the ultrasonic actuator of this embodiment, even if the belt 19 is tensioned, the bearing 1
3 and the belt 19 are at the same height, the moving element 1
2 does not tilt. Therefore, the inclination and whirling of the mover 12 can be suppressed to an extremely low level, and the ultrasonic actuator can be operated extremely stably.
【0061】このように、第1実施形態及び第2実施形
態にかかる超音波アクチュエータによれば、相対運動部
材である移動子の回転支持部材の近傍から動力を取り出
すように構成したため、移動子の傾きや振れ回り等を極
めて低く抑制することができる。したがって、振動子と
移動子との間における摺動面の面圧を安定的に保つこと
ができる。そのため、超音波アクチュエータの駆動の際
の回転むら,トルクむら,左右差さらには効率低下等の
発生を防止することができる。As described above, according to the ultrasonic actuators of the first and second embodiments, since the power is taken out from the vicinity of the rotary support member of the moving element, which is the relative moving member, the moving element of the moving element is removed. Tilt and whirling can be suppressed to an extremely low level. Therefore, the surface pressure of the sliding surface between the vibrator and the mover can be stably maintained. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of rotation unevenness, torque unevenness, left-right difference, and efficiency reduction when driving the ultrasonic actuator.
【0062】(変形形態)各実施形態では、振動アクチ
ュエータとして超音波領域の振動を用いる超音波アクチ
ュエータを例にとったが、本発明にかかる振動アクチュ
エータはこのような態様のみに限定されるものではな
く、他の振動域の振動を利用する振動アクチュエータに
ついても等しく適用することができる。(Modifications) In each of the embodiments, an ultrasonic actuator using vibration in the ultrasonic region is taken as an example of the vibration actuator, but the vibration actuator according to the present invention is not limited to such a mode. The same can be applied to vibration actuators that utilize vibrations in other vibration regions.
【0063】また、各実施形態では、電気機械変換素子
として圧電体を用いたが、電気エネルギーを機械的変位
に変換することができるものであれば等しく適用するこ
とができる。例えば、圧電体以外に電歪素子又は磁歪素
子等を用いることができる。Further, in each of the embodiments, the piezoelectric body is used as the electromechanical conversion element, but it is equally applicable as long as it can convert electric energy into mechanical displacement. For example, an electrostrictive element or a magnetostrictive element may be used instead of the piezoelectric body.
【0064】さらに、各実施形態では、振動子に1次の
縦振動と2次の捩じり振動とが発生する超音波アクチュ
エータを例にとったが、本発明はこのような態様のみに
限定されるものではなく、振動子にm次の縦振動及びn
次の捩じり振動(m,n:自然数)を発生させ、これら
の振動の合成振動を駆動力として用いる振動アクチュエ
ータであれば、等しく適用することができる。Further, in each of the embodiments, the ultrasonic actuator in which the first-order longitudinal vibration and the second-order torsional vibration are generated in the vibrator is taken as an example, but the present invention is limited to such a mode. However, it is not
The same can be applied to any vibration actuator that generates the following torsional vibration (m, n: natural number) and uses a combined vibration of these vibrations as a driving force.
【図1】本発明の第1実施形態にかかる超音波アクチュ
エータの部分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an ultrasonic actuator according to a first embodiment of the present invention.
【図2】本発明の第1実施形態にかかる超音波アクチュ
エータにより駆動力を取り出す状況を示す部分断面図で
ある。FIG. 2 is a partial cross-sectional view showing a situation where a driving force is extracted by the ultrasonic actuator according to the first embodiment of the present invention.
【図3】本発明の第2実施形態にかかる超音波アクチュ
エータの部分断面図である。FIG. 3 is a partial sectional view of an ultrasonic actuator according to a second embodiment of the present invention.
【図4】振動子単体で縦振動及び捩じり振動それぞれの
共振周波数を一致させた異形モード縮退型の振動アクチ
ュエータの縦断面図である。FIG. 4 is a vertical cross-sectional view of a variant mode degenerate vibration actuator in which the resonance frequencies of the longitudinal vibration and the torsional vibration of the vibrator alone are matched.
【図5】振動子における圧電体の配置を示す説明図であ
り、図5(a)は、振動子の中心線から左半分を断面で
示す側面図,図5(b)は、図5(a)におけるA−A
断面,B−B断面,C−C断面を、駆動電圧Vt,Vl
の印加状況とともに示す説明図である。5 (a) and 5 (b) are explanatory views showing the arrangement of piezoelectric bodies in a vibrator, FIG. 5 (a) is a side view showing a left half from a center line of the vibrator in a cross section, and FIG. A-A in a)
The drive voltage Vt, Vl is applied to the cross section, the BB cross section, and the CC cross section.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the state of application of.
【図6】振動子に発生する縦振動(L1モード )及び捩
じり振動(T2モード)の振動波形の一例を示す説明図
である。FIG. 6 is an explanatory diagram showing an example of vibration waveforms of longitudinal vibration (L1 mode) and torsional vibration (T2 mode) generated in the vibrator.
【図7】振動子の駆動面Dに楕円運動が発生することを
経時的に示す説明図である。FIG. 7 is an explanatory diagram showing over time that an elliptical motion occurs on the driving surface D of the vibrator.
【図8】出力取出部としてのギヤを、移動子の外周面に
環状に形成した例を示す断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing an example in which a gear as an output take-out portion is annularly formed on the outer peripheral surface of a moving element.
【図9】出力取出部としてのギヤを、移動子の外周面に
環状に形成した例を示す断面図である。FIG. 9 is a cross-sectional view showing an example in which a gear as an output take-out portion is formed in an annular shape on the outer peripheral surface of a moving element.
【図10】図8に示す振動アクチュエータにおいて傾き
や振れ回りが発生している移動子の状況を示す説明図で
ある。10 is an explanatory diagram showing a state of a moving element in which tilting or whirling has occurred in the vibration actuator shown in FIG.
【図11】図9に示す振動アクチュエータにおいて傾き
や振れ回りが発生している移動子の状況を示す説明図で
ある。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state of a moving element in which tilting or whirling has occurred in the vibration actuator shown in FIG. 9.
【図12】動力を取り出す動力取出部を、ベルトに変更
した場合を示す説明図である。FIG. 12 is an explanatory diagram showing a case where a power take-out section for taking out power is changed to a belt.
【図13】動力を取り出す動力取出部を、ベルトに変更
した場合を示す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing a case where a power take-out portion for taking out power is changed to a belt.
【図14】縦−捩じり振動型の振動アクチュエータの従
来例の構造を示した斜視図である。FIG. 14 is a perspective view showing the structure of a conventional example of a vertical-torsion vibration type vibration actuator.
【図15】この従来の振動アクチュエータのステータを
展開して示した斜視図である。FIG. 15 is a perspective view showing a developed stator of the conventional vibration actuator.
1 超音波アクチュエータ(振動アクチュエータ) 2 振動子 3 捩じり振動用圧電体 4 縦振動用圧電体 5 弾性体 5a,5b 半円柱状弾性体 6A〜6D 大径部 6a〜6c 小径部 7a〜7d 貫通孔 8a〜8d ボルト 9a〜9d ナット 10 固定軸 11 ピン 12 移動子 12a 移動子母材 12b 摺動材 13 ベアリング 14 コイルバネ 15 ナット 16 動力取出部 17 動力伝達対象部材 18 ギヤ 19 ベルト DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Ultrasonic actuator (vibration actuator) 2 Vibrator 3 Piezoelectric body for torsional vibration 4 Piezoelectric body for longitudinal vibration 5 Elastic bodies 5a, 5b Semi-cylindrical elastic body 6A to 6D Large diameter part 6a to 6c Small diameter part 7a to 7d Through hole 8a-8d Bolt 9a-9d Nut 10 Fixed shaft 11 Pin 12 Moving element 12a Moving element base material 12b Sliding material 13 Bearing 14 Coil spring 15 Nut 16 Power extraction part 17 Power transmission object member 18 Gear 19 Belt
Claims (3)
もに複数の振動を発生する柱状の振動子と,前記固定軸
に回転自在に支持されるとともに前記振動子の端面に加
圧接触され、前記振動により前記振動子との間で相対運
動を行う柱状の相対運動部材と,前記相対運動部材に設
置されて前記相対運動部材を前記固定軸に対して回転自
在に支持する回転支持部材と,前記相対運動部材に設置
されて前記相対運動部材の回転を外部に伝達する動力取
出部材とを備える振動アクチュエータにおいて、 前記動力取出部材は、前記固定軸方向に関して、前記回
転支持部材の設置位置と略同一位置に、設置されること
を特徴とする振動アクチュエータ。1. A fixed shaft, a columnar vibrator supported by the fixed shaft and generating a plurality of vibrations, rotatably supported by the fixed shaft, and pressure-contacted to an end face of the vibrator. A columnar relative movement member that performs relative movement with the vibrator by the vibration, and a rotation support member that is installed on the relative movement member and rotatably supports the relative movement member with respect to the fixed shaft. A vibration actuator that is installed on the relative motion member and that transmits a rotation of the relative motion member to the outside, wherein the power extraction member is the installation position of the rotation support member with respect to the fixed axis direction. A vibration actuator, which is installed at substantially the same position.
タにおいて、 前記回転支持部材は、ベアリングであることを特徴とす
る振動アクチュエータ。2. The vibration actuator according to claim 1, wherein the rotation support member is a bearing.
アクチュエータにおいて、 前記振動アクチュエータは、複数の異なる振動モードを
利用する異形モード縮退型の振動アクチュエータである
ことを特徴とする振動アクチュエータ。3. The vibration actuator according to claim 1 or 2, wherein the vibration actuator is a modified mode degenerate vibration actuator that utilizes a plurality of different vibration modes.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025597A JPH09219979A (en) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | Vibration actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8025597A JPH09219979A (en) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | Vibration actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09219979A true JPH09219979A (en) | 1997-08-19 |
Family
ID=12170325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8025597A Pending JPH09219979A (en) | 1996-02-13 | 1996-02-13 | Vibration actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09219979A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003102184A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Mitsuba Corp | Actuator, wiper, display, and motor |
| WO2009072304A1 (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | Nikon Corporation | Vibration actuator and imager |
-
1996
- 1996-02-13 JP JP8025597A patent/JPH09219979A/en active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003102184A (en) * | 2001-09-26 | 2003-04-04 | Mitsuba Corp | Actuator, wiper, display, and motor |
| WO2009072304A1 (en) * | 2007-12-07 | 2009-06-11 | Nikon Corporation | Vibration actuator and imager |
| JP5434596B2 (en) * | 2007-12-07 | 2014-03-05 | 株式会社ニコン | Vibration actuator |
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