JP2563290B2 - Vibration wave drive - Google Patents
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Classifications
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- H—ELECTRICITY
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- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/10—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors
- H02N2/16—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing rotary motion, e.g. rotary motors using travelling waves, i.e. Rayleigh surface waves
- H02N2/163—Motors with ring stator
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 (発明の利用分野) 本発明は、振動体上に発生させた進行性振動波により
移動体を駆動する振動波駆動装置に関し、特にその振動
体の回転回り止めの構造に関するものである。Description: TECHNICAL FIELD The present invention relates to a vibration wave driving device for driving a moving body by a progressive vibration wave generated on a vibrating body, and particularly to a structure for preventing rotation of the vibrating body. It is about.
(発明の背景) 振動波モータは、電歪素子に周波数電圧を印加したと
きに生ずる振動運動を回転運動又は一次元運動に変換す
るものであり、従来の電磁モータに比べて巻線を必要と
しないため、構造が簡単で小型となり、低速回転時にも
高トルクが得られるという利点があり、近年において注
目されてきているものである。(Background of the Invention) A vibration wave motor converts an oscillating motion generated when a frequency voltage is applied to an electrostrictive element into a rotary motion or a one-dimensional motion, and requires a winding wire as compared with a conventional electromagnetic motor. Therefore, the structure is simple and compact, and high torque can be obtained even at low speed rotation, which has been attracting attention in recent years.
第3図及び第4図は従来の一例の構成の振動波モータ
の駆動原理を説明するためのもので、第3図は該モータ
の振動波の発生状態を示している。この図において15は
振動体(通常は金属材料からなる)を示し、該振動体15
の片側に接着された二群の電歪素子14a,14bは、適度に
離れた位置、具体的には進行性振動波λに対し空間的に
λ/4の位相ズレを満足するように配置されている。FIG. 3 and FIG. 4 are for explaining the driving principle of the vibration wave motor having the conventional structure, and FIG. 3 shows the generation state of the vibration wave of the motor. In this figure, reference numeral 15 indicates a vibrating body (usually made of a metal material).
The two groups of electrostrictive elements 14a, 14b adhered to one side of the are arranged at positions that are appropriately separated, specifically, to spatially satisfy the phase shift of λ / 4 with respect to the progressive vibration wave λ. ing.
上記第3図の例では、振動体15は電歪素子14a,14b夫
々の一方の電極とされ、これらのうちの一方の群の電歪
素子14aには交流電源16aから v=v0 sinωt ・・・(1) の交流電圧が印加され、また他方の群の電歪素子14bに
は90゜移相器16bを通してλ/4位相のズレた v=v0 sin(ωt±π/2) ・・・(2) の交流電圧が印加されることで進行性振動波が得られる
ようになっている。In the example of FIG. 3, the vibrating body 15 is one electrode of each of the electrostrictive elements 14a and 14b, and the electrostrictive element 14a of one of these groups is connected to the AC power source 16a from v = v 0 sinωt. .. (1) AC voltage is applied, and the other group of electrostrictive elements 14b is deviated by λ / 4 phase through 90 ° phase shifter 16b v = v 0 sin (ωt ± π / 2). .. By applying the AC voltage of (2), progressive vibration waves can be obtained.
なお前記(1)式中の(+),(−)は移動体17を動
かす方向を表わし、必要に応じて上記90゜移相器16bに
より切換えられるものであるが、上記第3図の状態は、
90゜移相器16bが(−)側に切換えられていて、したが
って電歪素子14bにはv=v0 sin(ωt−π/2)の電圧
が印加されている状態を示している。It should be noted that (+) and (-) in the equation (1) represent the directions in which the moving body 17 is moved, and can be switched by the 90 ° phase shifter 16b as necessary. Is
The 90 ° phase shifter 16b is switched to the (-) side, and therefore the electrostrictive element 14b is applied with a voltage of v = v 0 sin (ωt-π / 2).
ここで、上記各電歪素子に単独に、あるいは同時に交
流電圧が印加された場合の該印加交流電圧と発生振動波
の関係とを説明すると、まず電歪素子14aに対してのみ
所定の交流電圧(すなわち電圧v=v0 sinωt)が単独
に印加された場合を考えると、振動体15には第3図の
(a)に示すような定在波による振動が発生する。他方
同様にして電歪素子14bだけに単独に電圧v=v0 sin
(ωt−π/2)が印加された場合には、振動体15には第
3図の(b)に示すような定在波による振動が発生す
る。Here, the relationship between the applied AC voltage and the generated oscillating wave when an AC voltage is applied to each of the electrostrictive elements alone or simultaneously is described.First, a predetermined AC voltage is applied only to the electrostrictive element 14a. Considering the case where (i.e., the voltage v = v 0 sinωt) is applied independently, the vibrating body 15 is oscillated by a standing wave as shown in FIG. On the other hand, in the same manner, the voltage v = v 0 sin is applied to the electrostrictive element 14b alone.
When (ωt−π / 2) is applied, the vibrating body 15 vibrates due to a standing wave as shown in FIG. 3B.
これに対し、上記した位相のズレている2つの交流電
圧を上記電歪素子14a,14bにそれぞれ同時に印加した場
合には、振動波は進行性のものとして得られることにな
る。この進行性振動波の時間的変化の概要は簡単には第
3図の(イ),(ロ),(ハ),(ニ)のように示さ
れ、(イ)は時間t=2nπ/ω、(ロ)は時間t=π/2
ω+2nπ/ω、(ハ)は時間t=π/ω+2nπ/ω、更
に(ニ)は時間t=3π/2ω+2nπ/ωの時点の振動波
の状態を示し、振動波の波面は図のx方向に進行する。On the other hand, when the two AC voltages having the above-mentioned phase shifts are simultaneously applied to the electrostrictive elements 14a and 14b, the oscillating wave is obtained as a progressive wave. The outline of the temporal change of this progressive oscillatory wave is simply shown as (a), (b), (c), and (d) in FIG. 3, where (a) is the time t = 2nπ / ω. , (B) is time t = π / 2
ω + 2nπ / ω, (c) shows the state of the vibration wave at time t = π / ω + 2nπ / ω, and (d) shows the state of the vibration wave at time t = 3π / 2ω + 2nπ / ω, and the wavefront of the vibration wave is in the x direction in the figure. proceed.
上記により得られる進行性の振動波は、縦波と横波を
伴なっており、具体的には、振動体15の任意の点Aにお
いて、第4図により示されるように縦振幅uと横振幅w
を伴なった図の反時計方向回りに回転楕円運動をしてい
る。またこのように振動する振動体15の表面には移動体
17が加圧接触されているため、駆動体の振動面の各頂点
との接触(実際にはある幅をもって面接触している)に
より、該移動体17には、上記振動体の各頂点A,A′・・
・から楕円運動の縦振幅uの成分による駆動力が与えら
れて、移動体17は図の矢印N方向に移動(移動体がロー
タである場合には回転)される。The progressive vibration wave obtained as described above is accompanied by a longitudinal wave and a transverse wave. Specifically, at an arbitrary point A of the vibrating body 15, as shown in FIG. w
It makes a spheroidal motion counterclockwise in the figure with. In addition, the surface of the vibrating body 15 that vibrates in this way has a moving body.
Since 17 is in pressure contact, contact with each vertex of the vibrating surface of the driving body (actually making a surface contact with a certain width) causes the moving body 17 to reach each vertex A of the vibrating body. , A '...
The driving force by the component of the vertical amplitude u of the elliptic motion is applied from, and the moving body 17 is moved in the direction of the arrow N in the drawing (rotation if the moving body is a rotor).
なお90゜移相器16bにより移送を+90゜の方向にズラ
せれば、振動波は−x方向に進行し、したがって移動体
17は上記N方向とは逆方向に移動することになるのは言
うまでもない。If the transfer is shifted in the + 90 ° direction by the 90 ° phase shifter 16b, the oscillating wave travels in the -x direction, thus
Needless to say, 17 moves in the direction opposite to the N direction.
また上記した振動波モータは振動体の振動により移動
体を摩擦駆動するものであるから、大きな振動を振動体
に発生させるように、通常は該振動体を所望の振動モー
ドで共振させて用いるのが普通である。Further, since the vibration wave motor described above frictionally drives the moving body by the vibration of the vibrating body, it is usually used by resonating the vibrating body in a desired vibration mode so as to generate a large vibration in the vibrating body. Is normal.
ところで、上記した振動モータにおける振動体の支持
構造は、該振動体の振動負荷をできるだけ小さくする目
的から例えばフェルト等の吸振材に加圧接触させただけ
で構成することが一般的となっている。しかしこのよう
な構成とすると、ロータ等の移動体が高負荷である場合
には、該移動体の駆動時に反力を受けた振動体が移動体
の駆動方向とは反対方向に移動されてしまうことがある
という問題があった。例えば、かかる振動波モータを一
眼レフカメラ等のレンズ鏡胴の駆動手段として組込んだ
場合に上記問題があると、振動体が基準位置からズレ、
振動波モータにより制御すべき焦点調整等の正確な制御
に支障を招く虞れが大きい。By the way, it is general that the support structure of the vibrating body in the above-mentioned vibration motor is constituted only by making pressure contact with a vibration absorbing material such as felt for the purpose of reducing the vibration load of the vibrating body. . However, with such a configuration, when the moving body such as the rotor has a high load, the vibrating body which receives a reaction force when the moving body is driven is moved in a direction opposite to the driving direction of the moving body. There was a problem. For example, when the vibration wave motor is incorporated as a driving means for a lens barrel of a single-lens reflex camera or the like, if there is the above problem, the vibrating body is displaced from the reference position,
There is a great risk of impairing accurate control such as focus adjustment that should be controlled by the vibration wave motor.
そこで、このような問題の解消を目的としたいくつか
の従来提案もなされてきている。この従来提案の一つ
は、振動体(環状のステータ等)をくし歯状接触部を有
する構造にすると共に、上記電歪素子14a,14bのいずれ
か一方にのみ交流電圧を印加したと考えた場合に得られ
る定在波の節の位置(又は腹の位置)にある該くし歯状
のスリット内に、適宜の固定部から延出させた(ステー
タ)回転止め(爪等)を嵌挿して係合させた構造のもの
である。Therefore, some conventional proposals have been made for the purpose of solving such problems. One of the conventional proposals is considered to be that the vibrating body (annular stator or the like) has a structure having a comb-shaped contact portion and that an AC voltage is applied to only one of the electrostrictive elements 14a and 14b. In this case, a rotation stopper (claw, etc.) extended from an appropriate fixing portion (stator) is inserted into the comb-shaped slit at the node position (or antinode position) of the standing wave. It has an engaged structure.
しかしこのような構造の振動波モータによっては、上
記した移動体の移動止めは一応実現されるものの、他方
において第5図で説明されるような別の問題が惹起され
る難があった。However, according to the vibration wave motor having such a structure, although the above-described movement stop of the moving body is realized for the time being, there is a problem that another problem as described in FIG. 5 is caused.
第5図の(a)で示される振動波モータは、複数のス
リット(溝)14を有する弾性体11の下面に圧電素子12を
一体化した構成の振動体18に、固定部から延出させた回
転止め用の複数の爪13を嵌挿係合させた構造をなしてい
て、上記した複数の各爪13と振動体の接触点はP1′〜
P4′で示している。そしてこの別では、振動体において
得られる振動波が上述した定在波であると仮定した場合
の節Q′の位置毎に上記接触点P1′〜P4′を配置し、し
たがってこれら接触点P1′〜P4′の離間間隙lは振動波
の波長λの1/2に一致されている。この状態を第5図の
(b)に示しているが、この振動波モータにおいて実際
に得る振動波は上述した第3図(イ)〜(ニ)で説明し
ている進行性のものであるから、振動波の進行に伴ない
例えば第5図の(c)に示す如く定在波の腹R′に該当
する位置に上記接触点P1′〜P4′がくることも当然あ
り、このことは上記接触点P1′〜P4′を定在波の腹の位
置毎に配置する方式であっても実質的に第5図の例と同
様の結果になることを意味している。The vibration wave motor shown in FIG. 5 (a) has a structure in which a piezoelectric element 12 is integrated with the lower surface of an elastic body 11 having a plurality of slits (grooves) 14 and extended from a fixed portion. In addition, a plurality of claws 13 for stopping rotation are inserted and engaged with each other, and the contact points between the plurality of claws 13 and the vibrating body are P 1 ′ ~
It is indicated by P 4 ′. Then, in this case, the contact points P 1 ′ to P 4 ′ are arranged at each position of the node Q ′ on the assumption that the vibration wave obtained in the vibrating body is the above-mentioned standing wave, and therefore these contact points are arranged. The separation gap l between P 1 ′ and P 4 ′ coincides with half the wavelength λ of the vibration wave. This state is shown in FIG. 5 (b). The vibration wave actually obtained by this vibration wave motor is the progressive wave described in FIGS. 3 (a) to 3 (d). Therefore, it is natural that the contact points P 1 ′ to P 4 ′ come to the position corresponding to the antinode R ′ of the standing wave as shown in (c) of FIG. This means that even with the method of arranging the contact points P 1 ′ to P 4 ′ at each antinode position of the standing wave, substantially the same result as in the example of FIG. 5 is obtained.
ところが振動波モータが上記のような構造である場合
には、スリット14内で振動体18に接触する回転止めとし
ての上記爪13は、上述した回転止めとして機能するもの
であると同時に、該振動体18の振動を妨げる物体として
も存在し、該振動妨害物体である爪13によって振動体に
生ずる振動に悪影響をもたらす原因ともなる。別言すれ
ば、上記爪13は振動波の不連続点を発生させる原因とな
り、このような振動の抵抗(負荷)が大きければ大きい
程、振動体を構成する弾性体11の剛性が高くなって該弾
性体の共振点が高くなり、振動波モータの効率のよい駆
動に支障となるのである。However, when the vibration wave motor has the above-mentioned structure, the claw 13 as a rotation stopper that contacts the vibrating body 18 in the slit 14 functions as the rotation stopper described above, and at the same time, the vibration It also exists as an object that interferes with the vibration of the body 18, and may cause a bad influence on the vibration generated in the vibrating body by the pawl 13 that is the vibration obstructing object. In other words, the claw 13 causes a discontinuity point of the vibration wave, and the greater the resistance (load) of such vibration, the higher the rigidity of the elastic body 11 constituting the vibration body. The resonance point of the elastic body becomes high, which hinders efficient driving of the vibration wave motor.
そして本発明者がこれについて更に詳細な検討を行な
ったところによると次のことが明らかとなった。Then, the present inventor conducted further detailed investigations, and the following was revealed.
すなわち、上記振動体に対する回転止めの接触による
振動抵抗の影響は、厳密には進行性振動波の進行に伴な
って変動し、したがって上記第5図の(b)〜(c)の
間で振動体の共振点が変動することとなるが、他方、駆
動波モータを高速で駆動させる場合にはモータの駆動周
波数は一定となってしまい、これらの結果として一時的
な共振点の外れ現象を招いてその分の出力ダウンを生じ
てしまうことが分った。ここで上記回転止めの接触によ
り振動抵抗が変動する理由は次のように説明される。す
なわち今仮りに進行性振動波が第5図の(b)の状態に
ある時点であるとすると、該振動波の振幅最小位置が回
転止めの爪との接触点に一致しているため該爪からの抵
抗は非常に小さいのであるが、他方進行性振動波が第5
図の(c)の状態にある時点であるとすると、該振動波
の振幅最大位置が回転止めの爪との接触点に一致してい
るため該爪からの抵抗は非常に大きくなる。その結果上
述のように爪の接触点である振動波の不連続点での抵抗
(負荷)変動により出力ダウンの原因となる共振点の変
動も招くのである。That is, strictly speaking, the influence of the vibration resistance due to the contact of the rotation stopper with respect to the vibrating body fluctuates as the progressive vibration wave progresses, so that the vibration occurs between (b) and (c) in FIG. Although the resonance point of the body fluctuates, on the other hand, when the drive wave motor is driven at high speed, the drive frequency of the motor becomes constant, and as a result of these, a temporary phenomenon of deviation of the resonance point is caused. It was found that the output would be reduced by that amount. Here, the reason why the vibration resistance varies due to the contact of the rotation stopper is explained as follows. That is, if it is assumed that the progressive vibration wave is in the state of FIG. 5 (b), the minimum amplitude position of the vibration wave coincides with the contact point with the pawl of the rotation stopper, The resistance from the
If the state is in the state of (c) in the figure, the maximum position of the amplitude of the vibration wave coincides with the contact point with the pawl of the rotation stopper, and the resistance from the pawl becomes extremely large. As a result, the resistance (load) change at the discontinuity point of the vibration wave, which is the contact point of the claw, as described above, also causes a change in the resonance point that causes a reduction in output.
(発明の目的) 本発明は以上の問題点に鑑みてなされたものであり、
上記欠点を除去し、振動体の移動止めを確実にしかつ振
動体の振動への悪影響を可及的に小ならしめた構造を有
する振動波駆動装置の提供を目的としたところにある。(Object of the Invention) The present invention has been made in view of the above problems,
It is an object of the present invention to eliminate the above-mentioned drawbacks and to provide a vibration wave drive device having a structure in which the movement of the vibrating body is reliably stopped and the adverse effect on the vibration of the vibrating body is minimized.
(発明の概要) 而して、かかる目的の実現のためになされた本発明よ
りなる振動波駆動装置の特徴は、波長λの進行性振動波
を発生するものであって、全周に複数の溝が形成された
略リング状の振動体と、前記溝内に挿入係合されて前記
振動体に接触する進行波進行方向の移動止め手段とを備
えた振動波駆動装置において、前記移動止め手段を前記
全周の複数の溝から選択的に選んだ複数の溝内に夫々挿
入係合すると共に、これら複数の移動止め手段と前記振
動体の接触位置間の離間間隔は、前記進行性振動波の波
長λから与えられる(1/2)nλ(nは整数)の倍数に
一致しない長さに設定した構成をなすところにある。(Summary of the Invention) Therefore, the characteristic of the vibration wave driving device according to the present invention made to realize such an object is that a progressive vibration wave having a wavelength λ is generated, and a plurality of vibration waves are provided all around. A vibration wave drive device comprising: a substantially ring-shaped vibrating body having a groove formed therein; and detent means in the traveling wave traveling direction that is inserted into the groove and contacts the vibrating body. Is inserted into and engaged with a plurality of grooves selectively selected from the plurality of grooves of the entire circumference, and the distance between the contact positions of the plurality of detent means and the vibrating body is determined by the progressive vibration wave. Is set to a length that does not match a multiple of (1/2) nλ (n is an integer) given by the wavelength λ of.
上記構成においての振動体の振動波進行方向に直角な
方向の溝は、例えば、振動体が振動を増幅させることに
有効なくし歯状構造の接触部を有する形状のものである
場合には、そのくし歯のスリットをそのまま上記溝とし
て利用することができることは言うまでもない。The groove in the direction orthogonal to the traveling direction of the vibration wave of the vibrating body in the above configuration, for example, when the vibrating body is a shape having a contact portion of a tooth-like structure that is effective in amplifying vibration, It goes without saying that the slits of the comb teeth can be used as they are as the grooves.
上記の振動体は、例えば位相的に配置又は分極された
電気−機械エネルギー変換素子により構成され、進行性
振動波の発生に適当する空間的配置関係をもった二群の
電歪素子を有する振動体を例示することができ、公知の
ものを適用することができる。The vibrating body is composed of, for example, electro-mechanical energy conversion elements arranged or polarized topologically, and has two groups of electrostrictive elements having a spatial arrangement relationship suitable for generating progressive vibration waves. The body can be exemplified, and a known body can be applied.
上記構成において、複数の移動止め手段と振動体との
接触位置間の離間間隙lを、波長λの進行性振動波に対
し、 (nは整数)の倍数に一致しない長さに設定させている
のは、振動波の進行に伴なって起こる振動抵抗の変動
(ひいては共振点の変動)の幅を振動体全体でみて平均
化させることによりできるだけ小さくさせるためであ
り、かかる目的に沿って具体的な構造の振動波モータ毎
に対応して、規則的にあるいはランダムに、上記離間間
隙lを選択することで設計すればよい。つまり上記複数
の移動止めと振動体との接触点においての該振動体の振
動抵抗は、進行性振動波の1/2λの周期で最小〜最大の
間で変動するものであるから、複数の接触点の変動位相
をズラせるようにこれら接触点相互の空間的配置を設定
すればよいのである。特に好ましくは、 (n:奇数)の関係で上記離間間隙lを設定することがよ
い。In the above configuration, the separation gap l between the contact positions of the plurality of detent means and the vibrating body is set to the progressive vibration wave of the wavelength λ. The length that does not correspond to a multiple of (n is an integer) is set so that the width of the fluctuation of the vibration resistance (and thus the fluctuation of the resonance point) that accompanies the progress of the vibration wave is averaged over the entire vibrating body. In order to make the size as small as possible, it may be designed by selecting the separation gap 1 regularly or randomly corresponding to each vibration wave motor having a specific structure in accordance with the purpose. That is, since the vibration resistance of the vibrating body at the contact point between the plurality of detents and the vibrating body fluctuates between the minimum and the maximum in a cycle of 1 / 2λ of the progressive vibration wave, It suffices to set the spatial arrangement of these contact points so as to shift the variation phase of the points. Particularly preferably, It is preferable to set the separation gap 1 in the relationship of (n: odd number).
(発明の実施例) 以下本発明をロータ型の振動波モータとして図面に示
した実施例に基づいて説明する。(Embodiment of the Invention) The present invention will be described below based on an embodiment shown in the drawings as a rotor type vibration wave motor.
第2図は本発明よりなる振動波モータの構成概要一例
を部品展開図で示したものであり、図において1は可撓
弾性を備えたリング状の弾性体であり、本例ではインバ
ー(Invar)によって形成されている。この弾性体1は
上面側が細幅の寸法の断面等脚台形状の形状をなしてい
て、上面には振動波の進行方向に沿って所定の間隔で凹
溝型の径方向の複数のスリット1aが形成されている。ま
た弾性体1の下面には圧電素子2が接着により一体化さ
れており、この圧電素子2は本例では周方向に関して8
波の進行性振動波が発生するように分極処理されてなっ
ている。FIG. 2 is an exploded view of an example of the configuration outline of the vibration wave motor according to the present invention. In FIG. 2, reference numeral 1 is a ring-shaped elastic body having flexible elasticity. ) Is formed by. The elastic body 1 has an isosceles trapezoidal shape with a narrow width on the upper surface side, and a plurality of concave groove type radial slits 1a are formed on the upper surface at predetermined intervals along the traveling direction of the vibration wave. Are formed. Further, a piezoelectric element 2 is integrated with the lower surface of the elastic body 1 by adhesion, and this piezoelectric element 2 is 8 in the circumferential direction in this example.
It is polarized so that a progressive oscillatory wave is generated.
9はフレキシブル配線基板であり、上記圧電素子2の
下面において形成されている電極面に対し、該フレキシ
ブル配線基板9から引き出しされた電極群(A相,B相,C
相,S相)が接着(もしくは圧接)されている。Reference numeral 9 denotes a flexible wiring board, which is an electrode group (A phase, B phase, C phase) drawn from the flexible wiring board 9 with respect to the electrode surface formed on the lower surface of the piezoelectric element 2.
Phase, S phase) are adhered (or pressure welded).
以上の弾性体1,圧電素子2及びフレキシブル配線基板
9によって振動体としてのステータSが構成される。The elastic body 1, the piezoelectric element 2, and the flexible wiring board 9 constitute a stator S as a vibrating body.
3は上記ステータSの周方向回転を阻止するための回
転(移動)止めであり、リング型の内縁に所定の間隔で
内向きの突起状の爪3aが複数(本例では5本)形成され
ている。この爪3aは上記弾性体1のスリット3aに嵌挿係
合される。この回転止め3は固定部である下部の基台8
に対して3本のビス10によって固定されている。Reference numeral 3 denotes a rotation (movement) stopper for preventing the stator S from rotating in the circumferential direction, and a plurality of (five in this example) inward projecting claws 3a are formed on the inner edge of the ring type at predetermined intervals. ing. The claw 3a is fitted and engaged with the slit 3a of the elastic body 1. This rotation stopper 3 is a lower base 8 which is a fixed part.
It is fixed by three screws 10 against.
本例における上記基台8は、振動波モータの全体を支
持するためのものであり、加圧用の皿バネ7、押え板6
及びその上のフェルト5を介して上記ステータSを支持
し、該ステータSの振動を吸収するように構成されてい
る。The base 8 in this example is for supporting the whole vibration wave motor, and includes a disc spring 7 for pressing and a holding plate 6.
Also, the stator S is supported via the felt 5 and the felt 5, and the vibration of the stator S is absorbed.
4は移動体としてのロータであり、ベース4cの内縁に
薄いツバ状部材4aが設けられ、その下面が上記弾性体1
の上面に対し摩擦接触するようにされている。また該ロ
ータ4にはその上面に吸振ゴム4bが取付けられていて、
ロータ4の上部に配置される不図示の出力系に対して振
動を伝えない構造に設けられている。この振動を伝えな
いための具体的な構造の一例としては、該ロータ4を不
図示のベアリングにより上記基板8に押圧する形式の構
造のものを例示することができる。Reference numeral 4 denotes a rotor as a moving body, a thin brim-shaped member 4a is provided on the inner edge of the base 4c, and the lower surface thereof is the elastic member
Is in frictional contact with the upper surface of the. Further, a vibration absorbing rubber 4b is attached to the upper surface of the rotor 4,
It is provided in a structure that does not transmit vibration to an output system (not shown) arranged above the rotor 4. As an example of a specific structure for not transmitting this vibration, a structure of a type in which the rotor 4 is pressed against the substrate 8 by a bearing (not shown) can be exemplified.
以上の第2図により構造概要が説明される本例の振動
波モータの特徴と作動原理を第1図により以下説明す
る。The features and operating principle of the vibration wave motor of this example, the structure of which is outlined in FIG. 2, will be described below with reference to FIG.
本例の振動波モータは、第1図の(a)に示す如く進
行性振動波の波長λの1/2に対し、弾性体1のスリット1
a内に嵌挿されている回転止め1の爪1aと該弾性体1と
の係合接触点P1〜P3間の離間間隔l(つまり進行性振動
波の不連続点の間隔)が、倍数関係にはない配置つまり
互いに素な配置の関係に設定されているものである。具
体的には、進行波の波数を8波、弾性体のスリット数を
等ピッチ90ヶ、回転止め3の爪3aを等ピッチ5ヶの関係
として設定している。In the vibration wave motor of this example, as shown in FIG. 1 (a), the slit 1 of the elastic body 1 is used for 1/2 of the wavelength λ of the progressive vibration wave.
The spacing l between the engaging contact points P 1 to P 3 between the claw 1a of the rotation stopper 1 and the elastic body 1 inserted in a (that is, the interval between discontinuous points of the progressive vibration wave) is The arrangements are not in a multiple relationship, that is, the arrangements are disjoint. Specifically, the wave number of the traveling wave is set to 8 waves, the number of slits of the elastic body is set to 90 at an equal pitch, and the claws 3a of the rotation stopper 3 are set to 5 at an equal pitch.
このような配置関係をもつことにより、第1図の
(b)から同(c)の状態に振動波21が進行した場合を
例にするならば、図の(b)の状態において接触点P1は
定在波でいう節に相当するQ1に一致して存在している
が、その他の接触点P2,P3点はQ2〜Q4には一致しておら
ず、また第1図の(c)の状態では、接触点P1が定在波
でいう腹に相当するR1に一致して存在しているが、その
他の接触点P2,P3点はR2〜R4には一致しておらず、結
局、振動体であるステータSの全体で考えるならば、上
記第1図の(b)の状態も(c)の状態も不連続点から
受ける振動抵抗総和はあまり大差がなく得られることに
なる。With such an arrangement relationship, for example, when the vibration wave 21 travels from the state (b) of FIG. 1 to the state (c) of FIG. 1, the contact point P in the state of FIG. 1 exists in correspondence with Q 1 corresponding to the node in the standing wave, but other contact points P 2 and P 3 do not correspond to Q 2 to Q 4, and In the state of (c) in the figure, the contact point P 1 exists in agreement with R 1 corresponding to the antinode of the standing wave, but the other contact points P 2 and P 3 are R 2 to R 2. 4 does not match, and after all, when considering the whole stator S which is a vibrating body, the sum of the vibration resistance received from the discontinuity point in both the states (b) and (c) of FIG. It will be obtained without much difference.
このことは要するに進行性振動波の進行に伴なう振動
抵抗総和の変動量は第5図に示した形式の構成の振動波
モータに比べて小さくなり、したがって振動体の共振点
からのズレも少ないこととなって、該振動波モータの駆
動中における出力のダウンは抑制されるという効果が得
られるのである。This means that the fluctuation amount of the total vibration resistance accompanying the progress of the progressive vibration wave is smaller than that of the vibration wave motor having the configuration shown in FIG. 5, and therefore the deviation from the resonance point of the vibrating body is also caused. Since the number is small, the effect of suppressing the output reduction during the driving of the vibration wave motor can be obtained.
以上のように、本発明の振動波モータにおいては、個
々の上記接触点において振動抵抗が最小〜最大の範囲で
変動していることを前提として、このような接触点が複
数ある場合に振動体の全体としての振動抵抗の変動を時
間的に平均化させると共に変動量も抑制させ、これによ
り共振点からのズレを小さくすることで出力のダウンを
可及的に小ならしめたのであり、本発明は上記した実施
例に限定されることなく、その発明の要旨を変更するこ
となく様々な変更した態様の振動波モータを構成できる
ことは言うまでもない。例えば上記第1図の例で示した
回転止めの爪の離間間隙を等ピッチと規則的に設定する
場合だけでなく、ランダムに設定しても同様の効果が得
られる。また実施例はロータ形式のもので説明している
が、リニヤモータの場合にも同様であることは言うまで
もない。As described above, in the vibration wave motor of the present invention, it is assumed that the vibration resistance fluctuates within the range of the minimum to the maximum at each of the contact points, and the vibrating body has a plurality of such contact points. In addition to averaging the fluctuations of the vibration resistance as a whole over time and suppressing the fluctuations, this made it possible to minimize the deviation from the resonance point and minimize the output down. Needless to say, the invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications of the vibration wave motor can be configured without changing the gist of the invention. For example, the same effect can be obtained not only when the separation gaps of the claws of the rotation stopper shown in the example of FIG. Further, although the embodiment has been described as a rotor type, it goes without saying that the same applies to a linear motor.
(発明の効果) 以上説明したように、本発明よりなる振動波駆動装置
は、全周に複数の溝が形成された略リング状の振動体の
その全周の複数の溝から選択的に選んだ複数の溝内に、
複数の移動止めを挿入係合させた構造をなすものであっ
て、その溝と移動止めの接触部の位置間隔lを、進行性
振動波の波長λに対してその (nは整数)の倍数に一致しない長さに定めたという構
成をなすことにより、進行性振動波に悪影響する振動体
の振動抵抗の変動が可及的小なる状態に抑制されるとい
う効果が得られ、また複数の接触部によって振動体の移
動止めを行なうために、振動体にかかる応力の分散が得
られ、振動体の振動への悪影響の抑制の上で一層の効果
が得られる特徴がある。(Effects of the Invention) As described above, the vibration wave driving device according to the present invention selectively selects from a plurality of grooves on the entire circumference of a substantially ring-shaped vibrating body having a plurality of grooves formed on the entire circumference. In multiple grooves,
A plurality of detents are inserted into and engaged with each other, and the positional interval l between the groove and the contact portion of the detent is set to the wavelength λ of the progressive vibration wave. By configuring the length so that it does not match a multiple of (n is an integer), it is possible to suppress the fluctuation of the vibration resistance of the vibrating body, which adversely affects the progressive vibration wave, to the smallest possible state. In addition, since the movement of the vibrating body is stopped by the plurality of contact portions, the stress applied to the vibrating body can be dispersed, and a further effect can be obtained in suppressing the adverse effect on the vibration of the vibrating body. is there.
また本発明の構成によれば、振動を増幅させることに
有効な全周に複数の溝を形成した振動体において、その
溝を、振動体の移動阻止手段である移動止めの爪などの
挿入係合部としても利用でき、更に振動体上に固定体と
の係合のためにのみ設けていた凹部の形成も不要とでき
るなど構造の多面的な活用が実現でき、したがって比較
的加工工数の少ない簡易な構造により複数の機能を同時
に満足させることができるという効果がある。Further, according to the structure of the present invention, in the vibrating body having a plurality of grooves formed in the entire circumference effective for amplifying the vibration, the groove is inserted into the insertion member such as the detent claw serving as the movement preventing means of the vibrating body. It can also be used as a joint part, and it is also possible to realize multifaceted utilization of the structure, such as the formation of a recess provided only on the vibrating body for engaging with the fixed body is unnecessary, and therefore the number of processing steps is relatively small. There is an effect that a plurality of functions can be satisfied at the same time with a simple structure.
そして振動波駆動装置において移動体が高負荷を発生
するようなものである場合には、従来薄い移動止めを振
動体に接着させていた従来形式の構成のものに比べ、本
発明の移動体の構造により強固な移動体の移動止めが実
現され、更にこの移動止めは機械的な係合関係として形
成されるものであるため、経年変化,温度変化での接着
面の強度低下を招くことがなく、装置の信頼性,耐久性
が向上するという効果がある。When the moving body of the vibration wave drive device generates a high load, the moving body of the present invention is more suitable than the conventional type structure in which a thin detent is conventionally adhered to the vibrating body. The structure realizes a strong detent for the moving body, and because this detent is formed as a mechanical engagement relationship, it does not cause a decrease in strength of the adhesive surface due to aging and temperature changes. In addition, there is an effect that the reliability and durability of the device are improved.
図面第1図は本発明よりなる振動波駆動装置の原理的構
成及び作動を説明するための図、第2図は同振動波駆動
装置の構成概要一例を示す部品展開図、第3図は従来の
振動波モータの原理的構成及び作動を説明するための
図、第4図は振動波モータの作動原理を説明するための
図、第5図は従来の他の例の振動波モータの原理的構成
及び作動を説明するための図である。 1:弾性体(振動体)、1a:スリット 2:圧伝素子 3:回転止め、3a:爪 4:ロータ、4a:ロータ接触部 4b:吸振ゴム、4c:ロータベース 5:フェルト、6:押え板 7:皿バネ、8:基台 9:フレキシブル配線基板 10:固定ビス、11:弾性体 12:圧電素子、13:爪 14a:電歪素子、14b:電歪素子 16a:交流電源、16b:90゜移相器 15:振動体、17:移動体 18:振動体、21:進行性振動波Drawing FIG. 1 is a diagram for explaining the principle configuration and operation of a vibration wave driving device according to the present invention, FIG. 2 is a component exploded view showing an example of the configuration outline of the vibration wave driving device, and FIG. For explaining the basic configuration and operation of the vibration wave motor of FIG. 4, FIG. 4 is a view for explaining the operation principle of the vibration wave motor, and FIG. 5 is the principle of another conventional vibration wave motor. It is a figure for demonstrating a structure and operation. 1: Elastic body (vibrating body), 1a: Slit 2: Pressure transmission element 3: Rotation stop, 3a: Claw 4: Rotor, 4a: Rotor contact part 4b: Vibration absorbing rubber, 4c: Rotor base 5: Felt, 6: Presser Plate 7: Disc spring, 8: Base 9: Flexible wiring board 10: Fixing screw, 11: Elastic body 12: Piezoelectric element, 13: Claw 14a: Electrostrictive element, 14b: Electrostrictive element 16a: AC power supply, 16b: 90 ° phase shifter 15: Vibration body, 17: Moving body 18: Vibration body, 21: Progressive vibration wave
Claims (1)
って、全周に複数の溝が形成された略リング状の振動体
と、前記溝内に挿入係合されて前記振動体に接触する進
行波進行方向の移動止め手段とを備えた振動波駆動装置
において、前記移動止め手段を前記全周の複数の溝から
選択的に選んだ複数の溝内に夫々挿入係合すると共に、
これら複数の移動止め手段と前記振動体の接触位置間の
離間間隔は、前記進行性振動波の波長λから与えられる
(1/2)nλ(nは整数)の倍数に一致しない長さに設
定したことを特徴とする振動波駆動装置。1. A substantially ring-shaped vibrating body for generating a progressive vibration wave having a wavelength λ, wherein the vibrating body is inserted and engaged in the groove. In a traveling wave traveling direction in contact with a traveling wave traveling direction, the demobilization means is inserted into and engaged with a plurality of grooves selectively selected from a plurality of grooves of the entire circumference. ,
The spacing between the contact positions of the plurality of detent means and the vibrating body is set to a length that does not match a multiple of (1/2) nλ (n is an integer) given by the wavelength λ of the progressive vibration wave. An oscillatory wave drive device characterized in that
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61306002A JP2563290B2 (en) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Vibration wave drive |
US07/016,734 US4771203A (en) | 1986-02-24 | 1987-02-20 | Vibration wave motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61306002A JP2563290B2 (en) | 1986-12-22 | 1986-12-22 | Vibration wave drive |
Publications (2)
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---|---|
JPS63161881A JPS63161881A (en) | 1988-07-05 |
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Family Applications (1)
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Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0642787B2 (en) * | 1986-02-20 | 1994-06-01 | 松下電器産業株式会社 | Ultrasonic motor |
-
1986
- 1986-12-22 JP JP61306002A patent/JP2563290B2/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPS63161881A (en) | 1988-07-05 |
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