JP7218955B2 - drive mechanism - Google Patents

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  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Description

本発明は、電気エネルギーを駆動力に変換する装置に関する。 The present invention relates to a device for converting electrical energy into driving force.

従来、圧電素子を利用して電気エネルギーを機械的仕事に変換する装置として、圧電インパクト駆動機構がある（たとえば特許文献１、２参照）。 Conventionally, there is a piezoelectric impact driving mechanism as a device that converts electrical energy into mechanical work using a piezoelectric element (see Patent Documents 1 and 2, for example).

特許文献１においては、圧電素子の一端に移動体を、他端に慣性体を固定し移動体を微小ステップ駆動できるようにしている。特許文献２においては圧電素子を固定した移動体により移動体に接続された微小レンズを動かすようにしている。 In Patent Document 1, a movable body is fixed to one end of a piezoelectric element and an inertial body is fixed to the other end so that the movable body can be driven in minute steps. In Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100000, a moving body to which a piezoelectric element is fixed moves a minute lens connected to the moving body.

特開昭６３－２９９７８５号公報JP-A-63-299785 特開平６－３１５２８２号公報JP-A-6-315282

従来の機構として、移動体に圧電素子の一端を取り付け、圧電素子を急速に変形させることにより移動体に衝撃（インパクト）を与えて移動体を移動させる機構がある。特許文献１の例では圧電素子の他端には慣性体を取り付けて圧電素子と慣性体により衝撃を発生させるようにしている。この機構は圧電素子を駆動源としているため小型の直動機構を実現でき、移動ユニットの移動距離は任意に延長することができる利点があるが、リニアアクチュエータ、電動シリンダーアクチュエータのような汎用的な機構要素として使おうとすると、特許文献１の例では移動方向のガイドがないか拘束が弱いため、移動体の移動方向が変化したり、姿勢が外力で変化し回転したりする可能性がある。 As a conventional mechanism, there is a mechanism in which one end of a piezoelectric element is attached to a moving body and the piezoelectric element is rapidly deformed to give an impact to the moving body to move the moving body. In the example of Patent Document 1, an inertial body is attached to the other end of the piezoelectric element so that the piezoelectric element and the inertial body generate impact. Since this mechanism uses a piezoelectric element as a drive source, it can realize a compact linear motion mechanism, and has the advantage of being able to extend the movement distance of the moving unit arbitrarily. If you try to use it as a mechanical element, there is no guide in the movement direction or the constraint is weak in the example of Patent Document 1, so there is a possibility that the movement direction of the moving body will change or the posture will change and rotate due to an external force.

特許文献２の例では移動体は周囲の部材に対して、移動体から突き出した梁や突起を突っ張って圧接し、適当な摩擦が得られるようにしている。アクチュエータ単体として移動体の直進性を確保したり移動体の回転を防ぐ特段の対策がなされていず、外力に対して、移動方向を一定に保ったり姿勢を一定にして回転を防いだりする能力が低い。 In the example of Patent Literature 2, the moving body presses against the surrounding members by stretching beams or protrusions protruding from the moving body so as to obtain appropriate friction. As a single actuator, no special measures are taken to ensure the straightness of the moving body or to prevent the rotation of the moving body. low.

これら例は微小ステップの駆動や微小光学系の駆動など特殊用途を目的とするもので、発生する力により対象物から受ける反力や、外力への対策がなされていない。このため、反力や外力により移動体の移動の方向が変化しやすかったり、移動体の姿勢が変化し回転しやすかったりするという課題がある。また移動方向を一定に保ったり姿勢を一定にして回転を防いだりする能力が低いため、発生力の反作用として力を作用させる対象物から受ける反力に弱く、発生力も大きくできないという課題がある。 These examples are intended for special applications such as micro step driving and micro optical system driving, and do not take countermeasures against the reaction force received from the object due to the generated force and external force. For this reason, there is a problem that the direction of movement of the moving body tends to change due to reaction force or external force, or the posture of the moving body changes and rotates easily. In addition, since the ability to keep the movement direction constant and the posture constant and prevent rotation is low, there is a problem that the generated force cannot be increased because it is weak against the reaction force received from the object to which the force is applied as a reaction to the generated force.

本発明の駆動機構は、出力軸の一端に振動子が固定された移動ユニットと、前記移動ユニットを前記出力軸で支持するガイド部材と、前記ガイド部材に固定されて前記移動ユニットを移動方向に対して自由度を有するように前記ガイド部材とともに前記出力軸を拘束する拘束部材を有しており、前記振動子を振動させることにより前記移動ユニットが前記出力軸の両端の中心を結ぶ方向を移動方向として前記ガイド部材と前記拘束部材に対して移動する駆動機構であって、前記出力軸の振動子と反対側の端に、対象物に接触して作業を行う先端ツールを取付可能な出力部材が固定されているとともに、前記出力軸が、前記移動方向に沿う前後方向を長手方向とする直方体形状で構成されており、前記ガイド部材が前記移動方向と平行な前記出力軸の４つの外周面のうちの隣り合う２面と接触する二つの摩擦平面を有する一方で、前記拘束部材が前記出力軸の４つの外周面のうちの残りの２面と接触する二つの摩擦平面を有しており、前記拘束部材が、前記出力軸の外周面に接触する押さえ板と、該押さえ板を前記出力軸の２面それぞれに対して押し付ける２つの拘束部とで構成されるものである。 The drive mechanism of the present invention includes a moving unit having a vibrator fixed to one end of an output shaft, a guide member supporting the moving unit on the output shaft, and a moving unit fixed to the guide member in a moving direction. and a restraining member for restraining the output shaft together with the guide member so as to have a degree of freedom with respect to the output shaft. A drive mechanism that moves in a direction relative to the guide member and the restraint member, and is an output member capable of attaching a tip tool that performs work by contacting an object to the end of the output shaft on the opposite side of the vibrator. is fixed , the output shaft is configured in a rectangular parallelepiped shape having a longitudinal direction along the movement direction, and the guide member is arranged on four outer peripheral surfaces of the output shaft parallel to the movement direction The restraining member has two friction planes in contact with two adjacent surfaces of the four outer peripheral surfaces of the output shaft, and the restraint member has two friction planes in contact with the remaining two surfaces of the four outer peripheral surfaces of the output shaft. and the restraining member is composed of a pressing plate that contacts the outer peripheral surface of the output shaft, and two restraining portions that press the pressing plate against two surfaces of the output shaft .

本発明の駆動機構は、小型で堅牢性が高く、駆動力の高い汎用的な機構要素として使用できる力発生機やリニアアクチュエータ、電動シリンダーを安価な製造コストで提供できる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The drive mechanism of the present invention can provide a force generator, a linear actuator, and an electric cylinder that can be used as general-purpose mechanism elements that are compact, highly robust, and have high driving force at low manufacturing costs.

本発明の実施形態を示す駆動機構の側面図1 is a side view of a drive mechanism showing an embodiment of the present invention; FIG. 同駆動機構の平面図Plan view of the same drive mechanism 同駆動機構の底面図Bottom view of the same drive mechanism 同駆動機構の正面図Front view of the same drive mechanism 同駆動機構の背面図Rear view of the same drive mechanism 同駆動機構の側面一部断面図Partial cross-sectional side view of the drive mechanism 同駆動機構の正面一部断面図Front partial sectional view of the drive mechanism 同駆動機構の最も突き出した時の側面一部断面図Partial cross-sectional side view of the drive mechanism when it protrudes to the maximum 同駆動機構の最も引き込んだ時の側面一部断面図Partial cross-sectional side view of the drive mechanism when it is fully retracted 同駆動機構の側面図（カバーなし状態）Side view of the drive mechanism (without cover) 同駆動機構の側面図（出力部材付）Side view of the same drive mechanism (with output member) 同駆動機構の平面図（出力部材付）Plan view of the same drive mechanism (with output member) 同駆動機構の底面図（出力部材付）Bottom view of the same drive mechanism (with output member) 同駆動機構の正面図（出力部材付）Front view of the same drive mechanism (with output member) 同駆動機構の側面一部断面図（出力部材付）Partial cross-sectional side view of the drive mechanism (with output member) 発生力グラフGenerated force graph 本発明の実施形態を示す駆動機構のツール装着側面図Tool mounting side view of the drive mechanism showing the embodiment of the present invention 同駆動機構のツール装着正面図Tool mounting front view of the same drive mechanism 同駆動機構による押し込み作業の例Example of push-in work with the same drive mechanism 同駆動機構による押し込み作業の変形例Modified example of push-in work using the same drive mechanism 同駆動機構によるシート貼り作業例Example of sheet pasting work using the same drive mechanism 同駆動機構の変形例Modified example of the same drive mechanism 同駆動機構の変形例Modified example of the same drive mechanism 同駆動機構の変形例Modified example of the same drive mechanism 駆動回路drive circuit 駆動波形Drive waveform

本発明の駆動機構は、出力軸の一端に振動子が固定された移動ユニットと、前記移動ユニットを前記出力軸で支持するガイド部材と、前記ガイド部材に固定されて前記移動ユニットを前記移動方向に対して自由度を有するように前記ガイド部材とともに前記出力軸を拘束する拘束部材を有しており、前記振動子を振動させることにより前記移動ユニットが前記出力軸の両端の中心を結ぶ方向を移動方向として前記ガイド部材と前記拘束部材に対して移動する駆動機構であって、前記ガイド部材は、上部を前記出力軸をガイドするガイド部とする一方、下部を前記駆動機構を外部機器に固定するためのインターフェース部としており、前記出力軸が、前記移動方向に沿う前後方向を長手方向とする直方体形状で構成されており、前記ガイド部材の前記ガイド部及び前記拘束部材それぞれが、断面Ｌ字状で構成されており、前記ガイド部が前記出力軸の外周面のうちの下面と左右一方の面の２面と接触する二つの摩擦平面を有する一方で、前記拘束部材が前記出力軸の外周面のうちの上面と左右他方の面の２面と接触する二つの摩擦平面を有するものである。 The driving mechanism of the present invention includes a moving unit having a vibrator fixed to one end of an output shaft, a guide member supporting the moving unit by the output shaft, and a moving unit fixed to the guide member to move the moving unit in the moving direction. a restraining member for restraining the output shaft together with the guide member so as to have a degree of freedom with A drive mechanism that moves relative to the guide member and the restraint member in a moving direction, wherein the guide member has an upper portion that serves as a guide portion that guides the output shaft, and a lower portion that fixes the drive mechanism to an external device. The output shaft is configured in a rectangular parallelepiped shape having a longitudinal direction along the movement direction, and the guide portion and the restraint member of the guide member each have an L-shaped cross section. The guide portion has two friction planes in contact with the lower surface and one of the left and right surfaces of the outer peripheral surface of the output shaft. It has two friction planes in contact with the upper surface and the other left and right surfaces.

すなわち、一端に圧電素子を取り付けた直方体形状からなる剛性、熱伝導度、潤滑性の高い出力軸を、ガイド部材に対して、拘束部材で自由度を１自由度に限定するように押さえ込むことにより汎用的な機構要素として使え小型であり、少量生産においても低コストで製造可能で、発生力も大きく、直進性にもすぐれた直進性能の高いリニアアクチュエータ、電動シリンダーや力発生機を実現する。 That is, a rectangular parallelepiped output shaft having a piezoelectric element attached to one end and having high rigidity, thermal conductivity, and lubricity is pressed against a guide member by a restraining member so as to limit the degree of freedom to one degree of freedom. To realize a linear actuator, an electric cylinder, and a force generator that can be used as a general-purpose mechanism element, are small, can be manufactured at low cost even in small-lot production, generate a large force, and have excellent straightness and high straightness performance.

ガイド部材にねじ止めされる拘束部材によって出力軸が、ガイド部材に強固に押さえつけられ、出力軸とガイド部材、拘束部材が出力軸の力を出す方向に長い四つの平面接触領域で密着するようにし、出力軸の直進性と姿勢の安定性が単純な構成で確保でき、拘束部材による押さえ力を大きくすることで発生力を大きくすることができる。 The output shaft is firmly pressed against the guide member by the restraining member screwed to the guide member, so that the output shaft, the guide member, and the restraining member are in close contact with each other in the four long flat contact areas in the direction in which the force of the output shaft is exerted. , the straightness of the output shaft and the stability of its posture can be ensured with a simple structure, and the generated force can be increased by increasing the pressing force of the restraining member.

出力軸の出力端に圧電素子の質量に見合う質量を有する出力部材をとりつけ、出力端の損傷や磨耗を防止したり、先端ツールが取り付けやすくしたりし、本考案の駆動機構の発生力を高め、さらに出力部材に先端ツールを取り付けたときに、本駆動機構の振動特性に対する影響を少なくすることができ、先端ツールを取り付けても、本発明の駆動機構を安定的に動作させることができる。 An output member having a mass corresponding to the mass of the piezoelectric element is attached to the output end of the output shaft to prevent damage and wear of the output end, make it easier to attach a tip tool, and increase the power generated by the drive mechanism of the present invention. Furthermore, when the tip tool is attached to the output member, the influence on the vibration characteristics of the drive mechanism can be reduced, and even if the tip tool is attached, the drive mechanism of the present invention can be stably operated.

出力軸には炭素繊維強化樹脂（CFRP）を使用し、ガイド部材と拘束部材には銅合金やステンレスを使用することで、潤滑剤なしで使用する場合も耐酸化特性の優れたパーフルオロポリエーテルやクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素系の潤滑剤を使用する場合も出力軸とガイド部材、拘束部材の間の摩擦を炭素繊維の自己潤滑性や潤滑剤の特性を利用して低く抑え、さらに平面接触領域を大きくすることで、出力軸がガイド部材、拘束部材に対して外見上動いていない状態でも、力を作用させる対象物が駆動機構の発生力よりも強い力で動く場合も連続駆動できるようにし、対象物に押し付け力や引張り力を加え続けることのできる力発生機を実現する。 Carbon fiber reinforced resin (CFRP) is used for the output shaft, and copper alloy and stainless steel are used for the guide and restraint members, resulting in perfluoropolyether with excellent oxidation resistance even when used without lubricant. or chlorotrifluoroethylene, the friction between the output shaft, guide member, and restraint member is kept low by utilizing the self-lubricating property of carbon fiber and the properties of the lubricant. By increasing the contact area, even when the output shaft does not appear to move with respect to the guide member and restraint member, continuous driving is possible even when the object to which the force is applied moves with a force stronger than the force generated by the drive mechanism. In this way, a force generator capable of continuously applying pressing force and pulling force to an object is realized.

図１は本駆動機構の側面図、図２は平面図、図３は底面図、図４は正面図、図５は背面図である。図１から５において１は出力軸、２はガイド部材、３、４は側板、５はカバー、６はカバー取り付けねじ、７は底板、８は側板取り付けねじ、９は外部の装置の一部、１０は外部の装置の取り付けねじ、１１はリード線である。 1 is a side view of this drive mechanism, FIG. 2 is a plan view, FIG. 3 is a bottom view, FIG. 4 is a front view, and FIG. 5 is a rear view. 1 to 5, 1 is an output shaft, 2 is a guide member, 3 and 4 are side plates, 5 is a cover, 6 is a cover mounting screw, 7 is a bottom plate, 8 is a side plate mounting screw, 9 is a part of an external device, 10 is a mounting screw for an external device, and 11 is a lead wire.

図６、図７は本駆動機構の側面図と前面図において、一部の部品を断面にした図である。断面にした部品にはハッチングを施している。 6 and 7 are side and front views of the drive mechanism, with a part of the parts cut in section. The cross-sectioned parts are hatched.

図６において、出力軸１の一つの外面に圧電素子１２が接着により取り付けられている。出力軸１は直方体の形状を持ち、駆動機構全体が長細いスリムな形状にできるようにしているため、種々の機械装置に組み込みがしやすいようにできている。圧電素子１２は正負の電圧を印加されると、出力軸１の出力方向に伸び縮みするように構成されている。圧電素子のかわりに他の電歪素子や磁歪素子などの振動子を使用してもよい。 In FIG. 6, a piezoelectric element 12 is attached to one outer surface of the output shaft 1 by adhesion. Since the output shaft 1 has a rectangular parallelepiped shape and the entire drive mechanism can be made long and slim, it can be easily incorporated into various mechanical devices. The piezoelectric element 12 is configured to expand and contract in the output direction of the output shaft 1 when positive and negative voltages are applied. A vibrator such as another electrostrictive element or magnetostrictive element may be used instead of the piezoelectric element.

出力軸の圧電素子が取り付けられた面の中心と対向する面の中心を結んだ方向が出力軸の力を出す方向となる。Ｌはガイド部材２、拘束部材１４が出力軸の力を出す方向に出力軸と接する部分の長さである。ガイド部材２には側板３と底板７が側板取り付けねじ８、底板取り付けねじ１６によりねじ止めされている。底板には側板取り付けねじ８により側板４がねじ止めされている。側板３には出力軸よりも大きめの穴があけられ、出力軸が側板３に接触することなく移動できるようになっている。 The direction connecting the center of the surface on which the piezoelectric element of the output shaft is attached and the center of the opposite surface is the direction in which the output shaft exerts force. L is the length of the portion of the guide member 2 and the restraint member 14 that contacts the output shaft in the direction in which the force of the output shaft is exerted. A side plate 3 and a bottom plate 7 are screwed to the guide member 2 with side plate mounting screws 8 and bottom plate mounting screws 16, respectively. A side plate 4 is screwed to the bottom plate with side plate mounting screws 8 . A hole larger than the output shaft is formed in the side plate 3 so that the output shaft can move without contacting the side plate 3. - 特許庁

図７において、出力軸１はガイド部材２とガイド部材２に拘束部材取り付けねじ１３でねじ止めされた拘束部材１４に挟み込まれた状態で保持されている。取り付けねじ１３により、拘束部材１４にある傾斜面１４ａはガイド部材２の傾斜面２ａに押し付けられ、傾斜面２ａの高さの低い側に移動していこうとする。この作用により拘束部材１４とガイド部材２で囲まれた空間は狭められるため、拘束部材１４は出力軸１をガイド部材２に押し付ける働きをする。 In FIG. 7, the output shaft 1 is held in a state of being sandwiched between a guide member 2 and a restraining member 14 screwed to the guide member 2 with a restraining member mounting screw 13 . By the mounting screw 13, the inclined surface 14a of the restraining member 14 is pressed against the inclined surface 2a of the guide member 2 and tries to move to the lower side of the inclined surface 2a. Since the space surrounded by the restraining member 14 and the guide member 2 is narrowed by this action, the restraining member 14 functions to press the output shaft 1 against the guide member 2 .

出力軸１の六つの外面のうち、圧電素子１２が取り付けられる面に隣接する四つの面は隣り合う二つの面がガイド部材２に、残りの隣り合う二つの面が拘束部材１４に押し付けられる。 Of the six outer surfaces of the output shaft 1, two adjacent four surfaces adjacent to the surface on which the piezoelectric element 12 is attached are pressed against the guide member 2, and the remaining two adjacent surfaces are pressed against the restraining member 14.

拘束部材１４は２つの摩擦平面１４ｂ、１４ｃを持ち、出力軸１の隣り合う二つの平面との間で摩擦を発生する働きと、出力軸１の残りの隣り合う二つの平面をガイド部材２の２つの摩擦平面２ｂ、２ｃに押し付けて摩擦を発生する働きと、出力軸１の出力方向以外の自由度を拘束する働きをする。拘束部材取り付けねじ１３の締め付けトルクを調節することで、所望の力で出力軸をガイド部材に押しつけることができる。Ｗ１、Ｗ２はガイド部材２と拘束部材１４が出力軸１と接する部分の出力軸が力を出す方向に直角方向の幅である。 The restraint member 14 has two friction planes 14b and 14c, and functions to generate friction between the two adjacent planes of the output shaft 1 and the remaining two adjacent planes of the output shaft 1 to the guide member 2. It has the function of generating friction by pressing against the two friction planes 2b and 2c and the function of restraining the degrees of freedom of the output shaft 1 other than the output direction. By adjusting the tightening torque of the restraint member mounting screw 13, the output shaft can be pressed against the guide member with a desired force. W1 and W2 are the widths of the portions of the guide member 2 and the restraining member 14 in contact with the output shaft 1 in the direction perpendicular to the direction in which the output shaft exerts force.

拘束部材１４の摩擦平面１４ｂ、１４ｃを出力軸１に沿わせやすくするために溝部１４ｄを設けてもよい。拘束部材取り付けねじ１３のねじ頭と拘束部材１４の間にスプリングワッシャーや波ワッシャーを挟みこんで、締め付けトルクの調整をしやすくしてもよい。 A groove portion 14d may be provided to facilitate alignment of the friction planes 14b and 14c of the restraining member 14 along the output shaft 1. FIG. A spring washer or wave washer may be interposed between the screw head of the restraining member mounting screw 13 and the restraining member 14 to facilitate adjustment of the tightening torque.

ガイド部材２、拘束部材１４は出力軸１の出力方向にある長さをもって出力軸１と接している。この長さが小さすぎると、出力軸１の出力方向以外の動きである出力軸１のピッチやヨーを防ぐ効果が出にくくなる。 The guide member 2 and the restraint member 14 are in contact with the output shaft 1 over a certain length in the output direction of the output shaft 1 . If this length is too small, the effect of preventing the pitch and yaw of the output shaft 1, which are movements in directions other than the output direction of the output shaft 1, is less likely to be obtained.

出力軸１の出す力を有効に作用させるために、対象物は出力軸１に対して正対した姿勢に近い姿勢、形状を持たせるのが望ましいが、対象物と出力軸１の接する部分の法線の方向が出力軸１の力ｆを出す方向と４５°の角度までずれがあり得ると考えられる。４５°以上の角度のずれが生じる場合は、対象物に対して出力軸１の向きを変更するのが合理的である。 In order for the force exerted by the output shaft 1 to act effectively, it is desirable that the object has a posture and shape that are close to those facing the output shaft 1. It is conceivable that the direction of the normal may deviate from the direction in which the force f of the output shaft 1 is exerted, up to an angle of 45°. If an angular deviation of 45° or more occurs, it is reasonable to reorient the output shaft 1 with respect to the object.

図８は出力軸１が最も突き出た状態での側面図の一部部品を断面にした図である。Ｌは出力軸１が力を出す方向に、出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４が接触する長さになっている。Ｓは出力軸１がガイド部材２、拘束部材１４から最も突き出す長さである。出力軸１がガイド部材２、拘束部材１４と接触する出力軸の出力方向の長さＬは、出力軸１がガイド部材２、拘束部材１４から突き出す長さＳに応じて設定するのがよい。 FIG. 8 is a cross-sectional view of a part of the side view in which the output shaft 1 protrudes most. L is a length in which the output shaft 1, the guide member 2, and the restraining member 14 contact each other in the direction in which the output shaft 1 exerts force. S is the length by which the output shaft 1 protrudes most from the guide member 2 and restraint member 14 . The output-direction length L of the output shaft 1 in contact with the guide member 2 and the restraining member 14 is preferably set according to the length S of the output shaft 1 protruding from the guide member 2 and the restraining member 14 .

図８に示すように対象物１５と出力軸１の接する部分の法線の方向が出力軸１の力ｆを出す方向と４５°のずれがある場合、出力軸１には接触部の法線の方向に－ｆ／√２の反力が作用する。この反力の出力軸１が力を出す方向に直角の分力は－ｆ／２となり、出力軸１にはガイド部材２の外側の端部Ｅ１を回転中心として－Ｓｆ／２の回転モーメントが働く。 As shown in FIG. 8, when the direction of the normal to the contact portion between the object 15 and the output shaft 1 deviates from the direction in which the output shaft 1 exerts force f by 45°, the normal to the contact portion of the output shaft 1 is A reaction force of -f/√2 acts in the direction of . A component force of this reaction force perpendicular to the direction in which the output shaft 1 exerts force is -f/2, and a rotational moment of -Sf/2 is applied to the output shaft 1 with the outer end E1 of the guide member 2 as the center of rotation. work.

－Ｓｆ／２の回転モーメントにより出力軸１はガイド部材２の外側の端部Ｅ１を支点として拘束部材１４の内側の端部Ｅ２を持ち上げようとする。持ち上げようとする力は－Ｓｆ／２Ｌとなる。後述するように、拘束部材１４は出力軸１の出す力の７倍以上の力で出力軸１を押さえつけているので、７ｆ以上の力で出力軸１を押さえつけていることになる。 Due to the rotational moment of -Sf/2, the output shaft 1 tries to lift the inner end E2 of the restraining member 14 with the outer end E1 of the guide member 2 as a fulcrum. The force to lift is -Sf/2L. As will be described later, since the restraining member 14 presses the output shaft 1 with a force of 7 times or more than the force exerted by the output shaft 1, it presses the output shaft 1 with a force of 7f or more.

この押さえつける力は拘束部材１４が出力軸１と接している面全体に分散して働いているが、拘束部材１４の内側の端部が持ち上げられようとすると、この端部に集中する。したがって７ｆ－Ｓｆ／２Ｌ＞０となるようにＬとＳの関係がなっていれば、出力軸１が回転することはない。この不等式から１４Ｌ＞Ｓであれば出力軸１が、対象物１５からの反力により回転することはない。ＳがＬの１４倍であると力が釣り合うことになるため回転を防止するための約３０％の力の余裕分を確保して、ＬをＳの１０分の１以上の長さに設定するのがよい。 This pressing force is distributed over the entire surface of the restraining member 14 in contact with the output shaft 1, but when the inner end of the restraining member 14 is about to be lifted, it concentrates on this end. Therefore, if the relationship between L and S is such that 7f-Sf/2L>0, the output shaft 1 will not rotate. From this inequality, if 14L>S, the output shaft 1 will not rotate due to the reaction force from the object 15 . When S is 14 times as large as L, the forces are balanced, so L is set to a length of 1/10 or more of S with a margin of about 30% of the force to prevent rotation. It's good.

出力軸１の回転のうちのロールは、長方形または正方形の断面を持つ出力軸１の四つの外面を、ガイド部材２と拘束部材１４で４方向から締め付けられていることで防止されている。ロールの防止については、図７中の出力軸１の力を出す方向と直角の方向の幅Ｗ１、Ｗ２が重要になるが、出力軸１の出す力の方向から考えて、実際の作業において出力軸１をロールさせるモーメントは大きくは働きにくいため、ピッチやヨーの防止のためのＬのような大きな長さにする必要はない。本駆動機構の用途、サイズ、デザイン等に合わせて許容される範囲で大きな幅を設定する。 Rolling of the rotation of the output shaft 1 is prevented by tightening the four outer surfaces of the output shaft 1, which has a rectangular or square cross section, from four directions with the guide members 2 and the restraining members 14. Regarding the roll prevention, the widths W1 and W2 in the direction perpendicular to the force output direction of the output shaft 1 in FIG. 7 are important. Since it is difficult for a large moment to roll the shaft 1, it is not necessary to have a large length such as L for preventing pitch and yaw. A large width is set within a permissible range according to the purpose, size, design, etc. of the drive mechanism.

図１、図２、図７において、ガイド部材２と側板４にはカバー取り付けねじ６により薄板を2箇所で曲げて作ったカバー５がねじ止めされている。ガイド部材２、側板３、底板７、側板４、カバー５が相互にねじ止めされ、箱型構造を形成するため、最小限の肉厚の部品によって、構造全体を堅牢にすることができる。このことにより本駆動機構を堅牢にしながら、軽量化、低コスト化を実現することができる。 1, 2 and 7, a cover 5 made by bending a thin plate at two points is screwed to the guide member 2 and the side plate 4 with cover mounting screws 6. As shown in FIG. Since the guide member 2, the side plate 3, the bottom plate 7, the side plate 4, and the cover 5 are screwed together to form a box-shaped structure, the whole structure can be made robust with a minimum thickness of parts. This makes it possible to reduce the weight and cost of the drive mechanism while making it robust.

図６、図７においてガイド部材２は上部が出力軸１をガイドする機能をもつガイド部となり、下部が外部機器とのインターフェース部になる。ガイド部材２のガイド部と拘束部材１４は出力軸１の外周の四面のまわりにほぼ均等の厚みのスペースに配置されているため、図４、図２に示すように本駆動機構を正面や上面からみたときに出力軸１は本駆動機構のインターフェース部を除いた部分の中央部から出入りするように配置され、使いやすく、外観デザイン的にも良好な形態にすることができる。 6 and 7, the upper portion of the guide member 2 serves as a guide portion having a function of guiding the output shaft 1, and the lower portion serves as an interface portion with an external device. Since the guide portion of the guide member 2 and the restraint member 14 are arranged around the four surfaces of the outer circumference of the output shaft 1 in a space with a substantially uniform thickness, as shown in FIGS. When viewed from above, the output shaft 1 is arranged so as to enter and exit from the central portion of the portion of the drive mechanism excluding the interface portion.

図６において圧電素子１２からは駆動用の２本のリード線１１が引き出されていて、本駆動機構にらせん状に巻かれた状態で収納され、側板４の中央部にあけられた穴１７から外部に出されている。リード線は側板４とは穴１７で接着されている。本駆動機構の内部で圧電素子１２の位置が変わるとリード線１１のらせん状に巻かれた部分が伸び縮みし、圧電素子１２がどの位置にあっても、圧電素子１２に駆動信号が印加される。図８に出力軸１の位置が変化したときのリード線１１のらせん部分の状態を示す。側板から引き出されたリード線１１は駆動回路に接続され、圧電素子１２に駆動信号が印加されることにより、出力軸１がガイド部材２、拘束部材１４に対して動こうとする力が発生する。 In FIG. 6, two lead wires 11 for driving are led out from the piezoelectric element 12, and are housed in the driving mechanism in a spirally wound state. It is sent outside. The lead wires are bonded to the side plate 4 through holes 17 . When the position of the piezoelectric element 12 changes inside this drive mechanism, the spirally wound portion of the lead wire 11 expands and contracts, and a drive signal is applied to the piezoelectric element 12 regardless of the position of the piezoelectric element 12 . be. FIG. 8 shows the state of the helical portion of the lead wire 11 when the position of the output shaft 1 is changed. A lead wire 11 pulled out from the side plate is connected to a drive circuit, and a drive signal is applied to the piezoelectric element 12, thereby generating a force to move the output shaft 1 with respect to the guide member 2 and the restraint member 14. .

図７において、出力軸１は拘束部材１４に押さえつけられ、ガイド部材２の２つの摩擦平面２ｂ、２ｃに沿って移動するように拘束されるため、出力軸１の動きの直進性を高くすることができる。上記の押し付け力は、拘束部材取り付けねじ１３の締め付けの程度により調節することができ、通電時の駆動力、非通電時の出力軸１の保持力や、出力軸１が外力を受けたときに回転するのを防止する能力を高くしたいときは、拘束部材取り付けねじ１３の締め付けを強くすることで達成される。出力軸１の移動速度を速くしたいときは拘束部材取り付けねじ１３の締め付けを弱くすることで達成される。 In FIG. 7, the output shaft 1 is pressed by the restraining member 14 and restrained to move along the two friction planes 2b and 2c of the guide member 2, so that the straightness of the movement of the output shaft 1 can be improved. can be done. The above-mentioned pressing force can be adjusted by adjusting the degree of tightening of the restraining member mounting screw 13. The driving force when energized, the holding force of the output shaft 1 when not energized, and when the output shaft 1 receives an external force. When it is desired to increase the ability to prevent rotation, it is achieved by tightening the restraint member mounting screw 13 strongly. When it is desired to increase the moving speed of the output shaft 1, it is achieved by weakening the tightening of the restraining member mounting screw 13. FIG.

仕様の一例として本駆動機構で出力軸が出す力を１０Ｎにしようとすると、出力軸１の四つの面の各面で２．５Ｎの力を発生させることになる。後述する本駆動機構に使用する材料と仕上げ条件では、出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４の間の動摩擦係数は潤滑剤の有無により変化はあるが、０．１から０．１５になる。２．５Ｎの力を発生させるためには、出力軸１がガイド部材２、押さえ板３５、３６と接触する四つの面の間で２．５Ｎを動摩擦係数０．１５で割った１６．７Ｎ以上の押し付け力が作用する必要がある。この押しつけ力を出すだけの強い力で拘束部材１４はねじ止めされるため、出力軸１の回転など出力方向への移動以外の自由度はなくなっている。 As an example of the specifications, if the force output by the output shaft of this drive mechanism is set to 10N, a force of 2.5N is generated on each of the four surfaces of the output shaft 1 . With the materials and finishing conditions used for this drive mechanism, which will be described later, the dynamic friction coefficient between the output shaft 1, the guide member 2, and the restraining member 14 varies depending on the presence or absence of lubricant, but ranges from 0.1 to 0.15. . In order to generate a force of 2.5N, a force of 16.7N or more, which is obtained by dividing 2.5N by a dynamic friction coefficient of 0.15, must be applied between the four surfaces where the output shaft 1 contacts the guide member 2 and the pressing plates 35 and 36 . of pressing force must act. Since the restraint member 14 is screwed with a force strong enough to generate this pressing force, there is no freedom other than movement in the output direction such as rotation of the output shaft 1 .

ガイド部材２は本駆動機構を外部の装置に固定するためのインターフェース機能も持つ。図６、７においてガイド部材２にはねじ穴１８が設けられ、ねじ１０によって外部の装置９にガイド部材２をねじ止めすることにより、本駆動機構全体を外部の装置９に固定する。ガイド部材２は本駆動機構の出力軸１の移動の基準となる摩擦平面２ｂ、２ｃを有し、出力軸１は常に摩擦平面２ｂ、２ｃに押し付けられた状態で作動するためガイド部材２を保持することで、精度よく出力軸１の位置決めができ、外部装置は出力軸１に発生す力を正確に対象物に作用させることができる。 The guide member 2 also has an interface function for fixing this drive mechanism to an external device. 6 and 7, the guide member 2 is provided with a screw hole 18, and by screwing the guide member 2 to the external device 9 with a screw 10, the entire drive mechanism is fixed to the external device 9. FIG. The guide member 2 has friction planes 2b and 2c that serve as references for the movement of the output shaft 1 of the present drive mechanism, and the output shaft 1 always operates while being pressed against the friction planes 2b and 2c, so that the guide member 2 is held. By doing so, the output shaft 1 can be positioned with high accuracy, and the external device can accurately apply the force generated on the output shaft 1 to the object.

出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４の接触部で出力軸１を駆動する力が発生するので、力の発生場所であるガイド部材２を本駆動機構全体の保持に使うことで、本駆動機構を動作させたときに外部の装置に加わる回転モーメントを小さくし、外部の装置の変形など外部の装置への影響を少なくすることができる。 Since the force that drives the output shaft 1 is generated at the contact portion between the output shaft 1, the guide member 2, and the restraint member 14, the guide member 2, which is the place where the force is generated, is used to hold the entire main drive mechanism, thereby reducing the main driving force. It is possible to reduce the rotational moment applied to the external device when the mechanism is operated, and to reduce the influence on the external device such as deformation of the external device.

またガイド部材２は、本駆動機構の構成部品の中で最も肉厚で、剛性が高く堅牢な部品であるので本駆動機構全体の保持に使用することで、本駆動機構の動作時に、外力による構成部品のひずみの影響からくる性能の低下を防ぐことができる。 In addition, the guide member 2 is the thickest, most rigid, and robust component of the drive mechanism. It is possible to prevent deterioration of performance due to the effects of distortion of components.

図６において出力軸１と圧電素子１２の接合部の近傍で、出力軸１に出力軸１を囲むように板状のストッパー１９が、底板７、カバー５に対して微小な隙間をもって接着されている。ストッパー１９は出力軸１が最も外側に出たときにガイド部材２に当たって出力軸１の動きを止める働きをする。底板には棒状の規制部材２０が接着され、出力軸１が側板４に当たるのを防止する働きをする。図９にストッパー１８が規制部材２０に当たった状態を示す。板状の部品１９は出力軸１と圧電素子１２の両方と接着されるようにして、出力軸１と圧電素子１２の接着を補強するようにしてもよい。 In FIG. 6, a plate-like stopper 19 is adhered to the output shaft 1 so as to surround the output shaft 1 in the vicinity of the joint between the output shaft 1 and the piezoelectric element 12 with a minute gap between the bottom plate 7 and the cover 5. there is The stopper 19 works to stop the movement of the output shaft 1 by coming into contact with the guide member 2 when the output shaft 1 comes out to the outermost side. A rod-like restricting member 20 is adhered to the bottom plate and serves to prevent the output shaft 1 from hitting the side plate 4. - 特許庁FIG. 9 shows a state in which the stopper 18 hits the restricting member 20. As shown in FIG. The plate-like part 19 may be adhered to both the output shaft 1 and the piezoelectric element 12 to reinforce the adhesion between the output shaft 1 and the piezoelectric element 12 .

ストッパー１９は出力軸１に強い衝撃などの外力がかかったときに、ガイド部材２近傍を回転中心として出力軸１が回転しようとする動きを、底板７やカバー５に当たることにより規制し、圧電素子１２が底板７やカバー５に当たって壊れるのを防止する。 When an external force such as a strong impact is applied to the output shaft 1, the stopper 19 restricts the rotation of the output shaft 1 about the vicinity of the guide member 2 by coming into contact with the bottom plate 7 and the cover 5, thereby suppressing the movement of the piezoelectric element. 12 is prevented from being broken by contact with the bottom plate 7 and the cover 5.例文帳に追加

出力軸１には炭素繊維強化樹脂（CFRP）を使用し、ガイド部材２と拘束部材１４には銅合金やステンレスを使用することで、潤滑剤なしでの使用においても出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４の間の摩擦を炭素繊維の自己潤滑性を利用して低く抑え、さらに平面接触により圧力を分散することで、出力軸１がガイド部材２、拘束部材１４に対して外見上動いていない状態でも連続駆動することで、対象物に押し付け力や引張り力を加え続けることのできる力発生機を実現できる。 Carbon fiber reinforced resin (CFRP) is used for the output shaft 1, and copper alloy or stainless steel is used for the guide member 2 and the restraining member 14, so that the output shaft 1 and the guide member 2 can be maintained even when used without lubricant. , the friction between the restraining members 14 is kept low by using the self-lubricating properties of the carbon fiber, and the pressure is dispersed by planar contact, so that the output shaft 1 can apparently move with respect to the guide member 2 and the restraining members 14. It is possible to realize a force generator capable of continuously applying a pressing force or a pulling force to an object by continuously driving it even when it is not in use.

出力軸１に使用する炭素繊維強化樹脂は、出力軸１が力を出す方向に長繊維の炭素繊維が平行に配向され、ガイド部材２と拘束部材１４との相対的な運動の方向に長く接触領域が確保されるため、滑らかに相対運動をさせる効果を高めている。 In the carbon fiber reinforced resin used for the output shaft 1, long carbon fibers are oriented parallel to the direction in which the output shaft 1 exerts force, and long contact is made in the direction of relative movement between the guide member 2 and the restraint member 14. Since the area is secured, the effect of smooth relative motion is enhanced.

図１０は出力位置が中間位置にある本駆動機構のカバー５を外した状態の側面図である。ガイド部材２の側面と側板４の側面にはカバー５をねじ止めするためのねじ穴１８が設けられている。 FIG. 10 is a side view of the drive mechanism with the cover 5 removed, the output position being in the intermediate position. A screw hole 18 for screwing the cover 5 is provided in the side surface of the guide member 2 and the side surface of the side plate 4 .

本駆動機構では、出力軸１の先端にニードルやグリッパー、インジェクターなどの先端ツールを取り付けて作業する際に、先端ツールを正確に操作できるようにする必要があるため、出力軸１がガイド部材２に対して回転しないように構成する。 In this drive mechanism, when working with a tip tool such as a needle, gripper, or injector attached to the tip of the output shaft 1, it is necessary to be able to operate the tip tool accurately. configured so that it does not rotate with respect to

本駆動機構ではガイド部材２に対して出力軸１が回転しないようにするためと、本駆動機構の特徴の一つである、対象物１５が停止した状態でも対象物１５固有の力で移動する場合でも、押し付け力や引張り力を対象物１５に作用させ続けることのできる力発生器としての機能を実現するために、出力軸１が外見上動いていない状態あるいは出力軸１が対象物固有の力で強制的に移動させられる状態で連続駆動させても、接触部の局所的な摩耗や表面状態が変化することにより性能が劣化するのを防げるよう、出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４は精密に仕上げられた平面と平面での摺動をするようする。 In this drive mechanism, the output shaft 1 is prevented from rotating with respect to the guide member 2. One of the features of this drive mechanism is that even when the object 15 is stopped, the object 15 is moved by its own force. In order to realize the function as a force generator that can continue to apply a pressing force or a pulling force to the object 15 even in such a case, the output shaft 1 is apparently not moved or the output shaft 1 is in a state unique to the object. The output shaft 1, the guide member 2, and the restraining member are arranged so as to prevent deterioration in performance due to localized abrasion of the contact portion and changes in the surface condition, even if it is continuously driven in a state where it is forcibly moved by force. 14 slides on precisely finished planes and planes.

本考案の駆動機構は振動子１２のサブミクロンの振幅の振動を用いた駆動機構であるため、出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４の摺動面は面間のサブミクロンのすべり相対運動を妨げず、面間の圧力を分散させて局所的な摩耗や表面状態の変化を防止できるレベルの滑らかな面であることが必要である。このため出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４の摺動面は研削、ラッピングなどの平面度と面粗さのよい平面が得られる加工法で加工する必要がある。 Since the drive mechanism of the present invention is a drive mechanism that uses the submicron amplitude vibration of the vibrator 12, the sliding surfaces of the output shaft 1, the guide member 2, and the restraining member 14 have submicron sliding relative motion between the surfaces. It is necessary that the surface is smooth enough to prevent local wear and changes in surface condition by dispersing the pressure between the surfaces without hindering the flow. Therefore, the sliding surfaces of the output shaft 1, the guide member 2, and the restraining member 14 must be processed by a processing method such as grinding or lapping that can obtain flat surfaces with good flatness and surface roughness.

加工精度は高ければ高いほど面間圧力の分散に有利であるが、本駆動機構は汎用的な機械要素として使用するため現実的な製造コストを考慮して、平面度はガイド部材２、拘束部材１４の一つ一つの摺動面全域にわたって１マイクロメートル以下、面粗さはRａ０．４以下の精度とする。出力軸１はガイド部材２、拘束部材１４の摺動面に対面する部分ごとに平面度が１マイクロメートル以下、面粗さはRａ０．４以下の精度とする。出力軸１の摺動面全体については、局所的な段差やねじれがないように平滑な仕上げをする。 The higher the machining accuracy, the more advantageous it is for interfacial pressure distribution. The accuracy of the surface roughness should be Ra0.4 or less over the entire sliding surface of 14. The output shaft 1 has a flatness of 1 micrometer or less and a surface roughness of Ra 0.4 or less for each portion facing the sliding surfaces of the guide member 2 and the restraint member 14 . The entire sliding surface of the output shaft 1 is finished smooth so that there are no local steps or twists.

出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４は、必要に応じてすり合わせを行い、出力軸１の摺動面とガイド部材２、拘束部材１４の摺動面の密着度を上げるようにしてもよい。本動機構では、出力軸１が微小振動すること、出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４の材料が異種材料であること、出力軸１の材料が摺動性のよい材料であることから、摺動面の平面度、面粗さを上げ密着度を上げることで摺動面どうしが吸着するような不具合が起きることはない。 The output shaft 1, the guide member 2, and the restraint member 14 may be rubbed as necessary to increase the degree of close contact between the sliding surface of the output shaft 1 and the sliding surfaces of the guide member 2 and restraint member 14. . In the main driving mechanism, the output shaft 1 vibrates minutely, the materials of the output shaft 1, the guide member 2, and the restraint member 14 are different materials, and the material of the output shaft 1 is a material with good slidability. By increasing the flatness and surface roughness of the sliding surfaces and increasing the degree of adhesion, there is no problem that the sliding surfaces are attracted to each other.

面粗さ測定の基準長は、ガイド部材２、拘束部材１４については、一つの摺動面を横断するほぼ全長とする。出力軸１についてはガイド部材２、拘束部材１４の摺動面に対面する部分部分を横断するほぼ全長とする。 For the guide member 2 and the restraining member 14, the reference length for surface roughness measurement is substantially the entire length across one sliding surface. The output shaft 1 has a substantially full length that traverses the portions facing the sliding surfaces of the guide member 2 and the restraining member 14 .

ガイド部材２、拘束部材１４と平面と平面での摺動をさせるために、出力軸１は三角柱以上の多角柱の形状をとる必要がある。 In order to allow the guide member 2 and the restraint member 14 to slide between planes, the output shaft 1 must have a polygonal prism shape with a triangular prism or more.

三角柱は面の数が少なく、形状の粗取りでは加工コストを下げられる利点があるが、面と面のなす角が直角でない箇所ができるため、すべての面を加工するときに、ワークの固定角度を精度よく変える作業に手間と時間がかかり、コスト増の要因となる。5軸フライスなどの多軸加工機を使う方法も考えられるが、設備費や加工チャージが大きくなり、少量生産ではコスト増の要因となる。さらに面を研削やラッピングで仕上げる際も、ワークの保持の難しさや2面同時仕上げができないことから、仕上げ加工のコストも大きくなる。また出来上がった部品の面と面のなす角度の測定も直方体と比べて困難になり、コスト増の要因となる。 A triangular prism has a small number of faces, which has the advantage of reducing processing costs when roughing the shape. It takes time and effort to accurately change the , which is a factor in increasing costs. Using a multi-axis machine such as a 5-axis milling machine is also possible, but the equipment cost and processing charge will be large, which will increase costs in small-lot production. Furthermore, when finishing the surface by grinding or lapping, the cost of finishing is also high due to the difficulty of holding the workpiece and the inability to finish two surfaces simultaneously. In addition, it is more difficult to measure the angle formed by the faces of the finished part compared to a rectangular parallelepiped, which causes an increase in cost.

五角柱以上の多角柱は、三角柱の場合と同じように製作、角度検査が直方体と比べて困難である。摩擦保持をするガイド部材２、拘束部材１４の構成が複雑になり製作も困難になる。また五角柱以上であると三角柱や四角柱とくらべて、断面形状が円に近付いていくため出力軸１の回転、特にロールを防止する作用が働きにくくなる欠点がでてくる。 As in the case of a triangular prism, a polygonal prism with a pentagonal prism or more is more difficult to manufacture and angle inspection than a rectangular parallelepiped. The configuration of the guide member 2 and the restraining member 14 for frictional holding becomes complicated, and manufacturing becomes difficult. Moreover, when the prism is more than a pentagonal prism, the cross-sectional shape approaches a circle as compared with a triangular prism or a quadrangular prism.

したがって、出力軸１として使用する多角柱は四角柱がよく、さらに製造コストを下げるために直方体の形状にするのがよい。 Therefore, the polygonal prism used as the output shaft 1 is preferably a quadrangular prism, and more preferably has a rectangular parallelepiped shape in order to reduce the manufacturing cost.

直方体でない一般的な四角柱の場合は底面の形状が長方形や正方形でないため、面と面のなす角が直角でない箇所がでてくるため、製作、角度検査が直方体と比べて困難でコスト増の要因となる。またガイド部材２、拘束部材１４の製作コストが上がり、機構の構成が複雑になる。 In the case of a general square prism that is not a rectangular parallelepiped, the shape of the base is not rectangular or square, so there are places where the angles formed by the faces are not right angles. be a factor. Moreover, the manufacturing cost of the guide member 2 and the restraint member 14 increases, and the structure of the mechanism becomes complicated.

直方体の出力軸１においては、平面摺動に使われない残りの2面も側面と直角になるため、製作が容易になり、角度検査も容易になる効果がある。 In the rectangular parallelepiped output shaft 1, the remaining two surfaces that are not used for planar sliding are also perpendicular to the side surfaces, which has the effect of facilitating manufacture and facilitating angle inspection.

これらの面の一つに振動子１２を固定するが、振動子１２の振動は面の法線方向に加えられため、振動は、出力軸１が自由度を持つ軸の方向に、効率的に加えられ、本駆動機構の効率を上げることができる。振動子１２を固定するのと反対側の面はそのままで出力端としてしようするか、出力部材を固定して使用する。出力端として使用する場合は出力軸１の発生する力の方向に直角の面が出力端となるが、これは物体を押したりするのに適した形状である。 A vibrator 12 is fixed to one of these planes, but since the vibration of the vibrator 12 is applied in the normal direction of the plane, the vibration is effectively directed in the direction of the axis in which the output shaft 1 has degrees of freedom. In addition, the efficiency of the drive mechanism can be increased. The surface on the side opposite to the one on which the vibrator 12 is fixed is used as it is as an output end, or the output member is fixed and used. When used as the output end, the surface perpendicular to the direction of the force generated by the output shaft 1 becomes the output end, and this shape is suitable for pushing an object.

後述するように出力部材を出力軸１の一端に固定して使用する場合も、この面を出力部材の受け面に当てて接着するなど、固定を容易に確実に行え、出力部材の受け面の法線方向が、出力軸１の出す力の方向になるため、出力軸１の出す力が効率的に出力部材に伝達される効果がある。 As will be described later, when the output member is fixed to one end of the output shaft 1 for use, this surface can be brought into contact with and adhered to the receiving surface of the output member so that the fixing can be easily and reliably performed. Since the normal direction is the direction of the force exerted by the output shaft 1, there is an effect that the force exerted by the output shaft 1 is efficiently transmitted to the output member.

上記の事情から、低コストで少量生産も可能で、安定した動作が可能なリニアアクチュエータ、力発生機を実現するために、出力軸１の形状を直方体にすることが有効である。 In view of the above circumstances, it is effective to make the shape of the output shaft 1 a rectangular parallelepiped in order to realize a linear actuator and a force generator that can be produced in small quantities at low cost and that can operate stably.

出力軸１の出力端となる面は、対象物１５の形状や必要な圧力の大きさあるいは取り付ける出力部材の形状などに応じて完全な平面ではなく凸部や凹部を持つなどの変形を加えてもよい。出力部材を固定する場合も出力部材の受け面が加工都合上平面にできない場合などは、受け面の加工形状などに応じて変形を加えてもよい。 The surface to be the output end of the output shaft 1 is not perfectly flat, but is deformed by having convex or concave portions depending on the shape of the object 15, the required pressure, or the shape of the output member to be attached. good too. Even when the output member is fixed, if the receiving surface of the output member cannot be made flat for processing reasons, the receiving surface may be deformed according to the processed shape.

また直方体のエッジ部は面取りをして、エッジ部の微小な損傷の発生を防いだり、出力軸１と組み合わせるガイド部材２や拘束部材１４のコーナー部のR形状を許容して加工を容易にしたりするようにしてもよい。 In addition, the edges of the rectangular parallelepiped are chamfered to prevent minute damage to the edges, and the corners of the guide member 2 and restraint member 14 combined with the output shaft 1 are allowed to be rounded to facilitate processing. You may make it

出力軸１は拘束部材１４とガイド部材２による押し付け力によって変形しないためと、発生した力を対象物１５に効率的に作用させるために高い剛性を持つ必要がある。また圧電素子１２による加振により出力軸１が効率的に振動できるためと、駆動機構の軽量化のために軽量であることが必要である。さらに拘束部材１４とガイド部材２との接触においてサブミクロンの振幅の相対的な振動を可能にするために、低摩擦の材料であることが必要である。 The output shaft 1 needs to have high rigidity in order not to be deformed by the pressing force of the restraint member 14 and the guide member 2 and to allow the generated force to efficiently act on the object 15 . In addition, the output shaft 1 must be light in weight in order to efficiently vibrate the output shaft 1 due to the excitation by the piezoelectric element 12 and in order to reduce the weight of the driving mechanism. In addition, the contact between the restraining member 14 and the guide member 2 needs to be a low friction material to allow relative oscillations of submicron amplitude.

これらの要求を満たす材料として、炭素繊維強化樹脂が適している。炭素繊維は軽量で弾性係数が高く、摩擦係数も低いため、前記の要求を満たすことができる。炭素繊維は長繊維のものを、出力軸１の出力方向に配向させた出力軸１を用いる。出力軸１が力を出す方向の縦弾性係数が大きくでき、圧電素子１２からの振動が出力軸１に効率よく伝わる。また、炭素繊維が、出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４の相対移動方向に配向されるので、繊維の方向に長い距離にわたってガイド部材２、拘束部材１４が接することになり、炭素繊維の潤滑性のよさを有効に活用できる。拘束部材１４とガイド部材２の押し付けに対しては、炭素繊維の配向方向と直角方向の圧力になるが、炭素繊維強化樹脂中の炭素繊維の体積比率を６０％以上にすることにより、必要な圧縮剛性を得ることができる。 A carbon fiber reinforced resin is suitable as a material that satisfies these requirements. Carbon fiber is lightweight, has a high modulus of elasticity, and a low coefficient of friction, so it can satisfy the above requirements. The output shaft 1 in which the carbon fibers are long fibers and are oriented in the output direction of the output shaft 1 is used. The longitudinal elastic modulus in the direction in which the output shaft 1 exerts force can be increased, and the vibration from the piezoelectric element 12 is efficiently transmitted to the output shaft 1. - 特許庁In addition, since the carbon fibers are oriented in the relative movement direction of the output shaft 1, the guide member 2, and the restraining member 14, the guide member 2 and the restraining member 14 are in contact with each other over a long distance in the direction of the fibers. Good lubricity can be effectively utilized. When the restraint member 14 and the guide member 2 are pressed against each other, the pressure is perpendicular to the orientation direction of the carbon fibers. Compression stiffness can be obtained.

出力軸１がガイド部材２、拘束部材１４に対して外見上動いていない状態で連続駆動する場合には、出力軸１とガイド部材２、拘束部材１４は同じ場所でサブミクロンの振幅の微小な相対運動を５KHｚ以上の高周波で繰り返すことになるため、継続的に局所的に発生する摩擦熱の放散も重要になる。 When the output shaft 1 is continuously driven in an apparently stationary state with respect to the guide member 2 and the restraining member 14, the output shaft 1, the guide member 2 and the restraining member 14 are at the same location with a minute amplitude of submicron amplitude. Since the relative motion is repeated at a high frequency of 5 KHz or higher, it is also important to dissipate frictional heat that is continuously generated locally.

出力軸１の材料として配向性ピッチ系炭素繊維を使用した炭素繊維強化樹脂を使用すると摩擦熱の放散に有利である。配向性ピッチ系炭素繊維は熱伝導率が８０から８００W/m・Kであり、１０W/m・K程度のPAN系炭素繊維よりも高く、摩擦熱を発生場所から出力軸１や出力部材を介して放散し、出力軸１とガイド部材２、押さえ板の接触部が摩擦熱により高温になり、表面状態の劣化から性能劣化につながることを防止する効果が高い。 Using a carbon fiber reinforced resin using oriented pitch-based carbon fiber as the material of the output shaft 1 is advantageous in dissipating frictional heat. The oriented pitch-based carbon fiber has a thermal conductivity of 80 to 800 W/m K, which is higher than that of the PAN-based carbon fiber, which has a thermal conductivity of about 10 W/m K. This is highly effective in preventing deterioration of the surface state and deterioration of performance due to high temperature of the contact portion between the output shaft 1, the guide member 2, and the pressing plate due to frictional heat.

また配向性ピッチ系炭素繊維は引っ張り弾性率が６４０から９３５ＧＰａ程度あり、ＰＡＮ系炭素繊維の２３０から６５０ＧＰａ程度よりも大きく出力軸の剛性を高め、本駆動機構の性能を上げるのにも有効である。 The oriented pitch-based carbon fiber has a tensile modulus of elasticity of about 640 to 935 GPa, which is more effective than the PAN-based carbon fiber of about 230 to 650 GPa in increasing the rigidity of the output shaft and improving the performance of this drive mechanism. .

前述のように、炭素繊維は長繊維のものを用い、出力軸１の出力方向に配向させた炭素繊維強化樹脂を出力軸１として使用する。こうすることにより、摩擦部からの熱と圧電素子１２からの熱を炭素繊維の配向している方向に効率的に拡散させ、連続駆動する場合も熱による性能の低下がないようにすることができる。 As described above, long carbon fibers are used, and carbon fiber reinforced resin oriented in the output direction of the output shaft 1 is used as the output shaft 1 . By doing so, the heat from the friction portion and the heat from the piezoelectric element 12 can be efficiently diffused in the direction in which the carbon fibers are oriented, so that performance is not deteriorated due to heat even in continuous driving. can.

後述するように、出力軸１先端に出力部材を取り付けて使用する場合は、出力軸１を伝わってきた熱を出力部材から放散させる効果ももたせることができる。 As will be described later, when an output member is attached to the tip of the output shaft 1 for use, the effect of dissipating heat transmitted through the output shaft 1 from the output member can also be imparted.

ピッチ系炭素繊維の一種である等方性ピッチ系炭素繊維は引っ張り弾性率が40GPaまでしかなく、短繊維しかないため出力軸１の剛性を高くすることができないので不適当である。 Isotropic pitch-based carbon fiber, which is a kind of pitch-based carbon fiber, has a tensile elastic modulus of only up to 40 GPa, and since it has only short fibers, it is not suitable because the rigidity of the output shaft 1 cannot be increased.

またガイド部材２を保持部材に使っていることにより、保持部から放散が促進され、性能の劣化を防止する効果が実現されている。 Further, by using the guide member 2 as the holding member, the diffusion from the holding portion is promoted, and the effect of preventing deterioration of the performance is realized.

出力軸１のガイド部材２への押し付け力を大きくして出力軸１の出す力を大きくする場合は、潤滑剤を使用することもできる。潤滑剤を使用する場合は強い力で押し付けられた二つの平面に潤滑剤が介在した状態からの起動が必用になる。このような状態からの起動では、潤滑剤の酸化による潤滑剤粘度が増加すると起動がしにくくなる恐れがある。起動を容易にするために耐酸化特性がよく、酸化による粘度増加の少ないパーフルオロポリエーテルやクロロトリフルオロエチレンなどのフッ素系の潤滑油を使用する。潤滑油が酸化して潤滑特性が低下し、振動子の微小振動で励起される出力軸１とガイド部材２、押さえ板間の微小な相対運動が阻害され、起動に障害が起きるのを防ぐことができる。潤滑油は綿棒で出力軸の表面に塗布するなどの方法で使用できる。 In order to increase the force exerted by the output shaft 1 by increasing the pressing force of the output shaft 1 against the guide member 2, a lubricant may be used. When using a lubricant, it is necessary to start from a state in which the lubricant is interposed between two planes pressed with a strong force. Starting from such a state may make starting difficult if the viscosity of the lubricant increases due to oxidation of the lubricant. Fluorinated lubricating oils such as perfluoropolyether and chlorotrifluoroethylene, which have good oxidation resistance and little increase in viscosity due to oxidation, are used to facilitate starting. To prevent starting troubles caused by oxidation of lubricating oil, deterioration of lubricating properties, hindrance of minute relative motion between an output shaft 1, a guide member 2, and a holding plate excited by minute vibration of a vibrator. can be done. The lubricating oil can be used by a method such as applying it to the surface of the output shaft with a cotton swab.

増ちょう剤を潤滑油に付加すると増ちょう剤が平面間に強い圧力ではさみこまれ出力軸１とガイド部材２、押さえ板間の微小な相対運動を阻害することになるため、増ちょう剤は使用しない。 When the thickener is added to the lubricating oil, the thickener is sandwiched between the flat surfaces by a strong pressure and hinders minute relative movements between the output shaft 1, the guide member 2, and the pressing plate. do not use.

出力軸１の出力端は、対象物１５と接触することにより損傷を受けたり、磨耗したりする可能性があり、使用上の問題となる場合がある。また出力端に用途に応じたロッドや、インジェクタ、グリッパーのような先端ツールを取り付ける必要がある場合もある。 The output end of the output shaft 1 may be damaged or worn due to contact with the object 15, which may cause problems in use. In some cases, it may be necessary to attach a rod, injector, gripper, or other advanced tool to the output end.

出力端の損傷や磨耗を防止したり、アダプターや先端ツールを取り付けたりするために、出力端に出力部材を取り付けた場合について説明する。 A case where an output member is attached to the output end in order to prevent damage or wear of the output end and to attach an adapter or tip tool will be described.

図１１は出力部材２１を取り付けた場合の本駆動機構の側面図、図１２は平面図、図１３は底面図、図１４は正面図である。図１１から図１４において、出力部材２１が出力軸１の先端部に取り付けられている。図１３において２２は出力部材取り付けねじである。 11 is a side view of the drive mechanism with the output member 21 attached, FIG. 12 is a plan view, FIG. 13 is a bottom view, and FIG. 14 is a front view. 11 to 14, the output member 21 is attached to the tip of the output shaft 1. As shown in FIG. In FIG. 13, 22 is an output member mounting screw.

出力部材２１は対象物１５との接触で損傷したり磨耗したりしにくく、アダプターや先端ツールの取り付けに適した堅牢性の高い材料を用いる。具体的には金属、セラミック、繊維強化プラスチックなどが適している。出力部材２１にはアダプターや先端ツール取り付け用のねじ穴や植え込みボルトを設けてもよい。図１４において出力部材２１の先端部に、ツール取り付けねじ穴２３が設けられている。 The output member 21 is made of a highly robust material that is less likely to be damaged or worn by contact with the object 15 and suitable for attachment of an adapter or a tip tool. Specifically, metals, ceramics, fiber-reinforced plastics, etc. are suitable. The output member 21 may be provided with a threaded hole or a stud bolt for attaching an adapter or tip tool. In FIG. 14, a tool mounting screw hole 23 is provided at the tip of the output member 21 .

図１５は出力部材２１を取り付けた本駆動機構の側面図において、一部の部品を断面にした図である。断面にした部品にはハッチングを施している。出力部材取り付けねじ２２を締め付けることによって出力部材２１が出力軸１に取り付けられている。出力部材２１は出力軸１と接触する部分で接着することで、結合強度を高くするようにしてもよい。 FIG. 15 is a side view of the drive mechanism to which the output member 21 is attached, and is a cross-sectional view of some parts. The cross-sectioned parts are hatched. The output member 21 is attached to the output shaft 1 by tightening the output member attachment screw 22 . The output member 21 may be bonded to the output shaft 1 at a portion thereof to increase the bonding strength.

出力部材２１が取り付けることにより、出力端の損傷や磨耗を防止したり、先端ツールが取り付けやすくなることに加えて、本考案の駆動機構の性能を向上させる効果がある。その効果のひとつは、出力部材２１を取り付けることにより、本考案の駆動機構の発生力を高めることができることである。 Attachment of the output member 21 has the effect of improving the performance of the drive mechanism of the present invention, in addition to preventing damage and wear of the output end and facilitating attachment of the tip tool. One of the effects is that by attaching the output member 21, the force generated by the drive mechanism of the present invention can be increased.

もうひとつの効果は、先端ツールを取り付けたときに、先端ツールの質量が出力軸１、圧電素子１２、出力部材２１からなる振動ユニットに追加されることによる振動ユニットの振動特性に対する影響を少なくすることができ、先端ツールを取り付けても、本発明の駆動機構を安定的に動作させることができる効果である。 Another effect is that when the tip tool is attached, the mass of the tip tool is added to the vibration unit consisting of the output shaft 1, the piezoelectric element 12, and the output member 21, which reduces the influence on the vibration characteristics of the vibration unit. This is the effect that the drive mechanism of the present invention can be stably operated even when the tip tool is attached.

図１６は出力部材２１の質量を変えたときに、駆動機構の発生力がどう変化するかを測定したグラフである。測定に使用した駆動機構は出力軸１の長さが３０ｍｍ、ガイド部材２と拘束部材１４の出力軸の力を出す方向の長さが１０ｍｍ、圧電素子１２の質量が１．３ｇのものを使用している。グラフの横軸は出力軸１の位置を示す。出力軸１が最も引き込まれた状態を１ｍｍ、最も突き出た状態を１９ｍｍとしている。縦軸は出力軸１が出す押し出し力をフォースゲージで測定した値である。グラフ中に各条件での測定値と近似曲線を記入している。 FIG. 16 is a graph showing how the force generated by the drive mechanism changes when the mass of the output member 21 is changed. The drive mechanism used for the measurement has a length of the output shaft 1 of 30 mm, a length of the guide member 2 and the restraint member 14 in the direction of outputting force of the output shaft of 10 mm, and a mass of the piezoelectric element 12 of 1.3 g. are doing. The horizontal axis of the graph indicates the position of the output shaft 1 . The most retracted state of the output shaft 1 is 1 mm, and the most protruding state is 19 mm. The vertical axis represents the value of the pushing force exerted by the output shaft 1 measured by a force gauge. Measured values and approximate curves under each condition are shown in the graph.

質量が０のときは出力部材２１をつけない場合であり、発生力も小さく、周波数により特性が変化しやすくなっている。出力部材２１の質量が振動子１２の質量の二倍程度の２．５ｇでは、発生力が小さく力の方向が反対方向になる。出力部材２１の質量を大きくしていくと発生力が大きくなり、５ｇ以上になると発生力が大きくなり、出力軸１の位置による発生力の変動も小さくなる。 When the mass is 0, the output member 21 is not attached, the generated force is small, and the characteristics are likely to change depending on the frequency. When the mass of the output member 21 is 2.5 g, which is about twice the mass of the vibrator 12, the generated force is small and the direction of the force is opposite. As the mass of the output member 21 increases, the generated force increases.

このように振動子１２の質量に見合う質量の出力部材２１を取り付けることにより、駆動機構の発生力を高くし、安定的に動作させることができる。測定結果から出力部材２１の質量は振動子１２の四倍以上がよい。この条件では先端ツールを取り付けても本駆動装置を安定的に動作させることができる。 By attaching the output member 21 having a mass corresponding to the mass of the vibrator 12 in this way, the force generated by the driving mechanism can be increased, and the operation can be stably performed. From the measurement results, it is preferable that the mass of the output member 21 is four times or more that of the vibrator 12 . Under this condition, the present driving device can be stably operated even if the tip tool is attached.

図１７、図１８は出力部材２１に先端ツールとしてグリッパーを取り付けた場合の側面図と正面図である。グリッパーユニット２４はツール取り付けねじ２５により出力部材２１に取り付けられている。グリッパーユニット２４からはグリップ用のアーム２６と駆動信号を供給するリード線２７が２本ずつ出ていて、駆動信号を入力することによりアーム２６を開閉して、対象物をつかんだり、離したりすることができる。対象物をつかんでから本駆動機構を動作させることで、対象物を移動させ、希望の位置で対象物を離すという作業が可能になる。グリッパーユニット２４は電磁コイルによるもの、モーターによるものなど種々のものが利用できる。 17 and 18 are a side view and a front view when a gripper is attached to the output member 21 as a tip tool. The gripper unit 24 is attached to the output member 21 by tool attachment screws 25 . Two arms 26 for gripping and two lead wires 27 for supplying drive signals are protruded from the gripper unit 24. By inputting the drive signals, the arms 26 are opened and closed to grasp and release the object. be able to. By operating the driving mechanism after grasping the object, it is possible to move the object and release the object at a desired position. Various types of gripper units 24, such as those based on electromagnetic coils and those based on motors, can be used.

図１９は本駆動機構を部品の押し込みや圧入作業に使用する場合の駆動方法を示す。作業は棒状部品２８を穴２９に押し込無作業である。 FIG. 19 shows a driving method when this driving mechanism is used for pushing or press-fitting of parts. The operation is to push the rod-shaped part 28 into the hole 29 without any work.

出力部材には押し込みツール３０がツール取り付けねじ２３によりねじ止めされている。本駆動機構を動作させる前に、穴２９と棒状部品２８と押し込みツール３０の位置を合わせる（Ａの状態）。棒状部品２８は不図示の保持具で穴の上方に位置決めされ、保持されている。本駆動機構は外部の装置により棒状部品２８の上方に位置決めされ、保持されている。 A pushing tool 30 is screwed to the output member with a tool mounting screw 23 . Before operating this drive mechanism, the positions of the hole 29, the rod-shaped part 28 and the pressing tool 30 are aligned (state A). The rod-like part 28 is positioned and held above the hole by a holder (not shown). The drive mechanism is positioned and held above the bar 28 by an external device.

この後、本駆動機構は押す力（ｆ）と引く力（－ｆ）を交互に出力し、対象の棒状部品２８を間欠的な力で押し込んでいく。引く力を出す時間は押す力を出す時間はよりも短く設定され、引く力を出す間に押し込みツール３０がわずかに後退し、押し込みツール３０との間に隙間ができ、次に押す力を出すと押し込みツール３０が棒状部品２８に衝突して押し込んでいく動作が連続し、押し込みや圧入作業をよりなめらかに行うことができる。 After that, the driving mechanism alternately outputs a pushing force (f) and a pulling force (-f), and pushes the rod-like part 28 to be targeted intermittently. The time for applying the pulling force is set shorter than the time for applying the pushing force, and while the pulling force is being applied, the pushing tool 30 retreats slightly, creating a gap between it and the pushing tool 30, and then applying the pushing force. Then, the pushing tool 30 collides with the rod-shaped part 28 and pushes it in continuously, so that the pushing and press-fitting work can be performed more smoothly.

本駆動機構を動作させると出力部材２１が所定の力で押し込みツール３０を動かしていき、棒状部品２８は押し込みツールに押されて穴２９の入り口に押し付けられる（Ｂの状態）。本駆動機構を引き続き動作させると棒状部品２８は、穴２９とのはめあいの抵抗力に抗して、穴２９の中ごろまで押し込まれる（Ｃの状態）。本駆動機構の動作を継続すると棒状部品２８は穴２９の底に到達する（Ｄの状態）。押し込み完了後も本駆動機構の動作は継続され、押し込みの完了を確実にして作業が完了する（Ｅの状態）。作業が完了すると本駆動機構の動作を終了する。図１９の下側のグラフは、本駆動機構の出力軸１、出力部材２１、押し込みツール３０が出力する力を示す。 When the drive mechanism is operated, the output member 21 moves the pushing tool 30 with a predetermined force, and the rod-like part 28 is pushed by the pushing tool and pressed against the entrance of the hole 29 (state B). When the drive mechanism continues to operate, the rod-like part 28 is pushed into the hole 29 against the resistance force of fitting with the hole 29 (state C). If the drive mechanism continues to operate, the rod-shaped part 28 reaches the bottom of the hole 29 (state D). Even after the completion of the pushing, the operation of the driving mechanism is continued, and the work is completed by ensuring the completion of the pushing (state E). When the work is completed, the operation of the drive mechanism is terminated. The lower graph in FIG. 19 shows forces output by the output shaft 1, the output member 21, and the pushing tool 30 of the present drive mechanism.

本駆動機構では出力軸１がガイド部材２、拘束部材１４に対して外見上動いていない状態でも連続駆動することができる、エンコーダーやロードセルで対象物の位置や負荷を測定して作業の状態を監視しながら、本駆動装置の出力を制御する必要はなく、使いやすい装置システムが低コストで実現できる。本駆動機構を応用できる作業は押し込みや圧入作業に限られず、所定の引っ張り力が必要な作業、所定の圧力を保持する作業など広い範囲に及ぶ。 In this drive mechanism, the output shaft 1 can be continuously driven even in a state where the output shaft 1 does not seem to move with respect to the guide member 2 and the restraint member 14. The position and load of the object are measured by the encoder and load cell, and the working state is determined. There is no need to control the output of this driving device while monitoring, and an easy-to-use device system can be realized at low cost. The work to which this drive mechanism can be applied is not limited to push-in or press-fit work, but extends to a wide range of work such as work requiring a predetermined pulling force and work maintaining a predetermined pressure.

図２０はＡの状態からＣの状態まではｆの力で押し続け、その後はＥの状態まで押す力（ｆ）と引く力（－ｆ）を交互に出力し、対象の棒状部品２８を間欠的な力で押し込んでいく例である。このようにすると、棒状部品２８と穴２９の位置合わせ精度が重要で作業の負荷が小さい間は一定の力で押して、棒状部品２８の位置合わせがずれないようにし、棒状部品２８が穴２９に入り込んでからは間欠的に衝撃力を加えることで押し込みを確実にすることができる。 In FIG. 20, from state A to state C, the force f continues to push, and thereafter until state E, the pushing force (f) and the pulling force (-f) are alternately output to intermittently move the target rod-shaped part 28. This is an example of pushing in with a certain amount of force. In this way, while the alignment accuracy of the rod-shaped part 28 and the hole 29 is important and the work load is small, the rod-shaped part 28 is pushed with a constant force so that the alignment of the rod-shaped part 28 does not shift, and the rod-shaped part 28 fits into the hole 29. After entering, it is possible to reliably push in by intermittently applying an impact force.

図２１は本駆動装置を曲面へのシート貼り付けに利用する例である。 FIG. 21 shows an example of using this driving device for attaching a sheet to a curved surface.

出力部材２１には押さえローラーツール３１がツール取り付けねじ２３によりねじ止めされている。押さえローラーツールは先端に回転するローラーが取り付けられ、ローラーが回転しながら対象物を押さえていくことができる。シート３２は曲面を持つ台座３３の表面に貼り付けられる。台座の表面には接着剤が塗布され、シート３２が貼り付け位置に仮置きされている。 A pressing roller tool 31 is screwed to the output member 21 with a tool mounting screw 23 . A rotating roller is attached to the tip of the pressing roller tool, and the object can be pressed while the roller rotates. The sheet 32 is attached to the surface of a pedestal 33 having a curved surface. An adhesive is applied to the surface of the pedestal, and the sheet 32 is temporarily placed at the attachment position.

台座は移動台３４に乗せられ本駆動装置の下方に移動させて停止する（Ａの状態）。本駆動装置を動作させ、出力軸に押しの力を発生させると押さえローラーツール３１はシート３２の端の部分を台座に押さえつける（Ｂの状態）。移動台３４の移動を再開すると、シート３２と台座は押さえローラーに押さえられながら移動し、シート３２が台座に強固に接着されるよう、シート３２の全長にわたって台座に押し付けられる（ＣからＥの状態）。シート全長の押さえつけが完了すると出力軸に－ｆの力を発生させ、押さえローラーはシート３２から離れる（Ｆの状態）。 The pedestal is placed on the moving table 34 and moved downwardly of the driving device and stopped (state A). When the driving device is operated to generate a pushing force on the output shaft, the pressing roller tool 31 presses the end portion of the sheet 32 against the pedestal (state B). When the movement of the moving table 34 is resumed, the sheet 32 and the pedestal move while being pressed by the pressing rollers, and the entire length of the sheet 32 is pressed against the pedestal so that the sheet 32 is strongly adhered to the pedestal (states C to E). ). When the pressing of the full length of the sheet is completed, a force of −f is generated on the output shaft, and the pressing roller leaves the sheet 32 (state F).

この作業では、出力軸１は上述したような押し引き交互動作や、一定の力での押しなどの設定された力出力モードで押さえローラーツール３１を対象物に押し付けるが、対象物の凹凸に追従して出力軸１が本駆動装置の側板３から出たり入ったりして位置を変化させる。この動作により対象物に凹凸があっても、対象物に一定のモードでの力を加え続けることができる。この場合も本駆動機構ではエンコーダーやロードセルで対象物の位置や負荷を測定して作業の状態を監視しながら、本駆動装置の出力を制御する必要はなく、使いやすい装置システムが低コストで実現できる。 In this operation, the output shaft 1 presses the pressing roller tool 31 against the object in a set force output mode such as the above-described alternate push-pull operation or pushing with a constant force, and follows the unevenness of the object. Then, the output shaft 1 moves in and out of the side plate 3 of the driving device to change its position. With this operation, even if the object has unevenness, it is possible to keep applying force in a constant mode to the object. In this case as well, the drive mechanism does not need to control the output of the drive device while monitoring the work status by measuring the position and load of the object with the encoder and load cell, realizing an easy-to-use device system at low cost. can.

出力軸１に出力部材２１を取り付けた場合や、出力部材２１に先端ツールを取り付けた場合は、出力軸１が最も突き出した状態で、ガイド部材２、拘束部材１４の外側エッジから出力部材２１や先端ツールの先端までの距離をＳとして、ガイド部材２、拘束部材１４の出力軸１の力を出す方向の長さＬがＳの１０分の１以上の長さに設定するのがよい。 When the output member 21 is attached to the output shaft 1 or when the tip tool is attached to the output member 21, the output member 21 or the output member 21 or the output member 21 or the output member 21 or the output member 21 or the output member 21 or the output member 21 or the output member 21 or the output member 21 can Assuming that the distance to the tip of the tip tool is S, the length L of the guide member 2 and the restraint member 14 in the direction in which the force of the output shaft 1 is exerted is preferably set to 1/10 or more of S.

図２２は本駆動機構のガイド部材２の別の形態を示す。この形態では、拘束部材がガイド部材２に一体化されている。ガイド部材２の内径寸法は出力軸１の外形寸法よりもわずかに小さめに作成し、出力軸１を挿入することで、ガイド部材２の押さえ面２ｄ、２ｅにより出力軸１の移動の基準となる摩擦平面２ｂ、２ｃに出力軸１が押し付けられガイド部材２と出力軸１間で摩擦が発生し、出力軸１の出力方向以外の自由度がなくなるように拘束される。 FIG. 22 shows another form of the guide member 2 of this drive mechanism. In this form, the restraint member is integrated with the guide member 2 . The inner diameter of the guide member 2 is made slightly smaller than the outer dimension of the output shaft 1, and by inserting the output shaft 1, the pressing surfaces 2d and 2e of the guide member 2 serve as a reference for movement of the output shaft 1. The output shaft 1 is pressed against the friction planes 2b and 2c, causing friction between the guide member 2 and the output shaft 1, and restraining the output shaft 1 so that it has no freedom other than the output direction.

ガイド部材２の一部に溝部２ｆを設け、ガイド部材２の拘束部材に相当する部分を出力軸１に沿いやすくしてもよい。この形態では、出力軸１を挟み込む力を所定の値にするため高精度の加工が必要で、出力軸１との当たり面の加工も難度が高くなるが、部品点数の削減、組み立て工数の削減が可能になる。 A groove portion 2 f may be provided in a part of the guide member 2 so that the portion of the guide member 2 corresponding to the restraining member can easily follow the output shaft 1 . In this form, high-precision machining is required to set the force that clamps the output shaft 1 to a predetermined value, and the machining of the contact surface with the output shaft 1 is more difficult, but the number of parts and assembly man-hours are reduced. becomes possible.

図２３に示すように拘束部材を拘束部材１４と押さえ板３５、３６に分割することも可能である。出力軸１は、ガイド部材２と、ガイド部材２に拘束部材取り付けねじ１３でねじ止めされた拘束部材１４、押さえ板３５、３６に挟み込まれた状態で保持されている。 As shown in FIG. 23, it is also possible to divide the restraining member into the restraining member 14 and the pressing plates 35 and 36 . The output shaft 1 is held by being sandwiched between the guide member 2 , a restraining member 14 screwed to the guide member 2 with a restraining member mounting screw 13 , and pressing plates 35 and 36 .

拘束部材１４は先端が曲がっていて、出力軸１との間に挿入された押さえ板３５、３６の摩擦平面３５ａ、３６ａを出力軸１に押し付ける。拘束部材１４は、押さえ板３５、３６と出力軸１の２つの平面との間で摩擦を発生する働きと、出力軸１の残りの２つの平面をガイド部材２の２つの摩擦平面２ｂ、２ｃに押し付けて摩擦を発生する働きと、出力軸１の出力方向以外の自由度を拘束する働きをする。 The restraint member 14 has a bent tip, and presses the friction planes 35a, 36a of the pressing plates 35, 36 inserted between the restraint member 14 and the output shaft 1 against the output shaft 1.例文帳に追加The restraining member 14 functions to generate friction between the pressing plates 35 , 36 and two planes of the output shaft 1 and to move the remaining two planes of the output shaft 1 to the two friction planes 2 b , 2 c of the guide member 2 . and to restrain the degree of freedom of the output shaft 1 other than the output direction.

拘束部材１４と押さえ板３５、３６の接触面は研削やラッピングなど特段の平滑化は施さないため、拘束部材１４と押さえ板３５、３６の間の摩擦力は、押さえ板３５、３６と出力軸１の間の摩擦力より２倍以上大きくなり、本駆動機構を動作させたときに、押さえ板３５、３６と拘束部材１４は相対的に動くことはない。これにより、押さえ板３５、３６と出力軸１との間に発生する力は、出力軸１がガイド部材２に対して動こうとする力に加えて、出力軸１から取り出せる力として有効に利用できる。 Since the contact surfaces between the restraining member 14 and the pressing plates 35 and 36 are not subjected to any special smoothing such as grinding or lapping, the frictional force between the restraining member 14 and the pressing plates 35 and 36 is the same as that of the pressing plates 35 and 36 and the output shaft. 1, and when the drive mechanism is operated, the pressing plates 35, 36 and the restraining member 14 do not move relative to each other. As a result, the force generated between the pressing plates 35 and 36 and the output shaft 1 is effectively utilized as a force that can be extracted from the output shaft 1 in addition to the force that causes the output shaft 1 to move with respect to the guide member 2. can.

仕様の一例として本駆動機構で出力軸の出力を１０Ｎにしようとすると、出力軸１の四つの面の各面で２．５Ｎの力を発生させることになる。出力軸１とガイド部材２、押さえ板３５、３６の間の動摩擦係数は潤滑剤の有無により変化はあるが、０．１から０．１５程度になる。２．５Ｎの力を発生させるためには、出力軸１がガイド部材２、押さえ板３５、３６と接触する四つの面で２．５Ｎを動摩擦係数０．１５で割った１７Ｎ程度以上の押し付け力が作用する必要がある。 As an example of the specifications, if the output of the output shaft is set to 10N with this drive mechanism, a force of 2.5N is generated on each of the four surfaces of the output shaft 1 . The coefficient of dynamic friction between the output shaft 1, the guide member 2, and the pressing plates 35 and 36 is about 0.1 to 0.15, although it varies depending on the presence or absence of the lubricant. In order to generate a force of 2.5 N, a pressing force of about 17 N or more, which is obtained by dividing 2.5 N by a dynamic friction coefficient of 0.15, must be applied to the four surfaces where the output shaft 1 contacts the guide member 2 and the pressing plates 35 and 36. should work.

拘束部材１４は押さえ板を１７Ｎ以上の力で押さえつけることになり、押さえ板３５、３６と拘束部材端面の間には強い摩擦が発生する。鉄系や銅系合金の材料でこのような接触条件の場合には、摩擦係数は０．５以上になると考えられ、押さえ板３５、３６と拘束部材１４端面の間の摩擦力は８Ｎ以上になる。この摩擦力は押さえ板３５、３６と出力軸１の間で発生する２．５Ｎの力よりもはるかに大きく、押さえ板３５、３６と拘束部材１４は相対的に動くことはない。 The restraining member 14 presses the pressing plate with a force of 17 N or more, and strong friction is generated between the pressing plates 35 and 36 and the end surfaces of the restricting member. Under such contact conditions with iron-based or copper-based alloy materials, the friction coefficient is considered to be 0.5 or more, and the frictional force between the pressing plates 35 and 36 and the end face of the restraint member 14 is 8 N or more. Become. This frictional force is much larger than the force of 2.5 N generated between the pressing plates 35, 36 and the output shaft 1, and the pressing plates 35, 36 and the restraining member 14 do not move relative to each other.

この構成では部品点数が増え、組み立てコストなどコスト増の要因となるが、部品の加工や仕上げが容易になる。 Although this configuration increases the number of parts and causes an increase in costs such as assembly costs, it facilitates machining and finishing of the parts.

図７の例と同じように、拘束部材１４とガイド部材２に傾斜面を設け、取り付けねじ１３により拘束部材１４の傾斜面がガイド部材２の傾斜面に押し付けられ、傾斜面の高さの低い側に移動していこうとするようにしてもよい。 As in the example of FIG. 7, the restraining member 14 and the guide member 2 are provided with inclined surfaces, and the mounting screw 13 presses the inclined surface of the restraining member 14 against the inclined surface of the guide member 2 to reduce the height of the inclined surface. You may try to move to the side.

図２４は、ガイド部材２を二体に分けた例である。ガイド部材をガイド部材２とガイド部材３７に分割して作成し、ガイド部材の生産コストを下げることができる。分割したガイド部材はガイド部材結合ねじ３８で結合され一体の部品として機能する。 FIG. 24 shows an example in which the guide member 2 is divided into two parts. By dividing the guide member into the guide member 2 and the guide member 37, the production cost of the guide member can be reduced. The divided guide members are joined by guide member joining screws 38 to function as an integral part.

図２５は本発明において圧電素子１２を駆動する駆動回路の一例の回路図である。圧電素子１２は回路図中に記載している。回路は３つのブロックに分かれていて、それぞれのブロックを破線の枠で囲んでいる。左上のブロックはパルスジェネレータ、右上のブロックはワンショットマルチバイブレータ、下部のブロックは圧電素子１２の駆動部になっている。以下の回路の説明では圧電素子１２を圧電素子Ｐ１と呼ぶ。 FIG. 25 is a circuit diagram of an example of a drive circuit for driving the piezoelectric element 12 in the present invention. The piezoelectric element 12 is shown in the circuit diagram. The circuit is divided into three blocks, each surrounded by a dashed frame. The upper left block is a pulse generator, the upper right block is a one-shot multivibrator, and the lower block is a drive section for the piezoelectric element 12 . In the following description of the circuit, piezoelectric element 12 will be referred to as piezoelectric element P1.

パルスジェネレータはアナログのコンパレータを利用したもので、抵抗Ｒ１、Ｒ２とコンデンサーＣ１の値に従って一定の周波数とデューティ比のパルスを連続的に出力する。 The pulse generator utilizes an analog comparator and continuously outputs pulses with a constant frequency and duty ratio according to the values of resistors R1 and R2 and capacitor C1.

図２５においてスイッチＳ１を閉にすると、パルスジェネレータが動作を開始し、圧電素子Ｐ１を駆動する波形の基本周波数を持つパルス波形を発生する。このパルス波形のデューティ比は0.5～0.99程度が好ましく、圧電素子Ｐ１を急速充電または急速放電するのに十分な時間、波形がゼロレベルになるようにする。 Closing switch S1 in FIG. 25 causes the pulse generator to start operating and generate a pulse waveform having the fundamental frequency of the waveform that drives piezoelectric element P1. The duty ratio of this pulse waveform is preferably about 0.5 to 0.99, and the waveform should be at zero level for a time sufficient to rapidly charge or discharge the piezoelectric element P1.

ワンショットマルチバイブレータは、パルスジェネレータの出力がハイレベルからゼロレベルに変化すると、所定の時間幅のパルスを一つ発生する。パルスの時間幅は抵抗Ｒ３とコンデンサーＣ２の値によって決定される。このパルスの時間幅はパルスジェネレータから出される連続パルス波形のハイレベルの時間よりも小さく設定する。 The one-shot multivibrator generates one pulse with a predetermined time width when the output of the pulse generator changes from high level to zero level. The duration of the pulse is determined by the values of resistor R3 and capacitor C2. The time width of this pulse is set smaller than the high level time of the continuous pulse waveform output from the pulse generator.

圧電素子１２の駆動部はPchのCMOS FETＱ１、Ｑ２とNchのCMOS FETＱ３、Ｑ４からなるブリッジ回路に、圧電素子Ｐ１を低速で充電または放電させるための抵抗Ｒ４と、本駆動機構の動作方向を切り替えるための方向切換スイッチＳ２を付加したものである。 The driver of the piezoelectric element 12 is a bridge circuit consisting of Pch CMOS FETs Q1 and Q2 and Nch CMOS FETs Q3 and Q4, a resistor R4 for charging or discharging the piezoelectric element P1 at a low speed, and switching the direction of operation of this drive mechanism. A direction changeover switch S2 is added for the purpose.

図２６は駆動回路中のA点からＥ点における、電圧波形の説明図である。 FIG. 26 is an explanatory diagram of voltage waveforms from point A to point E in the drive circuit.

パルスジェネレータからの出力波形は図２６中のA点の波形となり、図２５の圧電素子１２駆動回路の左側のPch FETＱ１とNch FETＱ３のゲートに入力される。ワンショットマルチバイブレータからはパルスジェネレータの出力がハイレベルからゼロレベルに変化するときに抵抗Ｒ３とコンデンサーＣ２の値によって決定される時間幅のパルスが出力される。ワンショットマルチバイブレータの出力は圧電素子１２駆動回路の右側のPch FETＱ２とNch FETＱ４のゲートに入力される。 The output waveform from the pulse generator becomes the waveform at point A in FIG. 26, and is input to the gates of Pch FET Q1 and Nch FET Q3 on the left side of the piezoelectric element 12 drive circuit in FIG. The one-shot multivibrator outputs a pulse with a time width determined by the values of resistor R3 and capacitor C2 when the output of the pulse generator changes from high level to zero level. The output of the one-shot multivibrator is input to the gates of Pch FETQ2 and Nch FETQ4 on the right side of the piezoelectric element 12 drive circuit.

パルスジェネレータからの出力がハイレベルからゼロレベルに変化すると、Pch FETＱ１がオンになり、Nch FETＱ３がオフになる。このときにワンショットマルチバイブレータからの出力はゼロレベルからハイレベルに変化するためNch FETＱ４がオンになり、Pch FETＱ２がオフになる。圧電素子Ｐ１はPch FETＱ１とNch FETＱ４を通じて、電源電圧Vで急速に充電される。 When the output from the pulse generator changes from high level to zero level, Pch FETQ1 is turned on and Nch FETQ3 is turned off. At this time, since the output from the one-shot multivibrator changes from zero level to high level, Nch FETQ4 is turned on and Pch FETQ2 is turned off. Piezoelectric element P1 is rapidly charged with power supply voltage V through Pch FETQ1 and Nch FETQ4.

パルスジェネレータからの出力は、圧電素子Ｐ１の急速充電が完了するのに十分な時間が経過すると、ゼロレベルからハイレベルに変化するようにデューティ比が設定されている。パルスジェネレータからのの出力がゼロレベルからハイレベルに変化すると、Pch FETＱ１がオフになり、Nch FETＱ３がオンになる。 The duty ratio of the output from the pulse generator is set so that the output changes from zero level to high level after a sufficient period of time has elapsed to complete the rapid charging of the piezoelectric element P1. When the output from the pulse generator changes from zero level to high level, Pch FETQ1 is turned off and Nch FETQ3 is turned on.

急速充電されていた圧電素子Ｐ１の電荷は抵抗Ｒ４とNch FETＱ３を通して放電を開始するが、抵抗Ｒ４が介在しているため緩やかに放電が行われる。ワンショットマルチバイブレータからのパルスは、パルスジェネレータ出力の１周期の半分程度のあいだハイレベルであり、この間に圧電素子１２が放電するように抵抗Ｒ４の値は設定されている。 The charge of the piezoelectric element P1, which has been rapidly charged, begins to discharge through the resistor R4 and the Nch FET Q3, but is slowly discharged because the resistor R4 intervenes. The pulse from the one-shot multivibrator is at a high level for about half of one period of the pulse generator output, and the value of the resistor R4 is set so that the piezoelectric element 12 discharges during this period.

ワンショットマルチバイブレータの出力がハイレベルからゼロレベルに変化すると、Pch FETＱ２がオンになり、Nch FETＱ４がオフになる。これにより圧電素子Ｐ１はPch FETＱ２、抵抗Ｒ４、Nch FETＱ３を通して逆極性での充電が開始される。このときも抵抗Ｒ４が介在しているため緩やかに充電が行われる。ワンショットマルチバイブレータの出力はパルスジェネレータ出力の１周期の半分程度のあいだゼロレベルであり、この間に圧電素子１２の逆極性での充電が完了する。 When the output of the one-shot multivibrator changes from high level to zero level, Pch FETQ2 is turned on and Nch FETQ4 is turned off. As a result, the piezoelectric element P1 starts to be charged in reverse polarity through the Pch FETQ2, the resistor R4, and the Nch FETQ3. At this time as well, since the resistor R4 is interposed, charging is performed gently. The output of the one-shot multivibrator is at zero level for about half of one cycle of the pulse generator output, during which the charging of the piezoelectric element 12 with the opposite polarity is completed.

パルスジェネレータから出される連続パルスの１周期の時間が経過するとパルスジェネレータの出力はふたたびハイレベルからゼロレベルに変化し、再びPcn FETＱ１がオン、Nch FETＱ３がオフになる。このときにワンショットマルチバイブレータからの出力も再びゼロレベルからハイレベルに変化するためNch FETＱ４がオンになり、Pch FETＱ３がオフになる。以下、上記の回路動作が繰り返されることにより圧電素子１２は時間的に非対称な電圧波形で駆動され、本発明の駆動機構が力発生機やリニアアクチュエータ、電動シリンダーとして動作する。 After one period of the continuous pulse output from the pulse generator has passed, the output of the pulse generator changes from high level to zero level again, Pcn FET Q1 turns on and Nch FET Q3 turns off again. At this time, the output from the one-shot multivibrator also changes from zero level to high level again, so the Nch FET Q4 is turned on and the Pch FET Q3 is turned off. Thereafter, by repeating the above circuit operation, the piezoelectric element 12 is driven with a temporally asymmetric voltage waveform, and the drive mechanism of the present invention operates as a force generator, linear actuator, or electric cylinder.

パルスジェネレータからの波形の1周期分だけ、本発明の駆動機構を動作させることも可能である。このときには、パルスジェネレータのブロックを修正してワンショットマルチバイブレータとして動作させればよい。 It is also possible to operate the drive mechanism of the present invention for only one cycle of the waveform from the pulse generator. In this case, the pulse generator block can be modified to operate as a one-shot multivibrator.

スイッチＳ２は、ブリッジ回路のなかで圧電素子Ｐ１の接続を逆にするスイッチで、このスイッチを切り替えることにより本発明の駆動機構の動作方向、力を出す方向を切り替えることができる。スイッチＳ２を設けるかわりに、電子的なスイッチ素子と抵抗の追加と駆動波形の調整で方向の切り替えをすることもできる。 The switch S2 is a switch for reversing the connection of the piezoelectric element P1 in the bridge circuit, and by switching this switch, it is possible to switch the operation direction and force output direction of the drive mechanism of the present invention. Instead of providing the switch S2, it is also possible to switch the direction by adding an electronic switch element and resistor and adjusting the drive waveform.

図２６においてAはパルスジェネレータからの出力であり、ブリッジ回路の左半分のPch FETＱ１とNch FETＱ３のゲートに入力される。Bはワンショットマルチバイブレータの出力で、ブリッジ回路の右側のPch FETＱ２とNch FETＱ４のゲートに入力される。Cは圧電素子Ｐ１の一方の電極の電圧で、Dは圧電素子１２のもう一方の電極の電圧である。EはNch FETＱ３のソース電圧である。 In FIG. 26, A is the output from the pulse generator, which is input to the gates of Pch FETQ1 and Nch FETQ3 in the left half of the bridge circuit. B is the output of the one-shot multivibrator, and is input to the gates of Pch FETQ2 and Nch FETQ4 on the right side of the bridge circuit. C is the voltage of one electrode of the piezoelectric element P1 and D is the voltage of the other electrode of the piezoelectric element 12; E is the source voltage of Nch FETQ3.

D-Cは圧電素子１２の二つの電極間の電圧を計算したもので、圧電素子Ｐ１が＋Vから-Vの電圧範囲で急速放電と緩やかな充電をされていることがわかる。 D-C is the calculated voltage between the two electrodes of the piezoelectric element 12, and it can be seen that the piezoelectric element P1 is rapidly discharged and slowly charged in the voltage range from +V to -V.

駆動回路により圧電素子Ｐ１が非対称な電圧波形で駆動されると、圧電素子Ｐ１は伸縮運動をする。この伸縮運動は伸びと縮みの速度が異なるため、出力軸１には非対称な加振が行われ、出力軸１がガイド部材２、拘束部材１４に対して動こうとする力が発生し、対象物を移動させたり、対象物が駆動機構の発生する力では動かない場合や駆動機構の発生力に抗して出力軸１を動かす場合にも、対象物に力を加え続けたりすることができる。 When the drive circuit drives the piezoelectric element P1 with an asymmetrical voltage waveform, the piezoelectric element P1 expands and contracts. Since the expansion and contraction speeds of this expansion and contraction are different, the output shaft 1 is asymmetrically excited, and a force is generated to move the output shaft 1 with respect to the guide member 2 and the restraint member 14. Objects can be moved, and force can be continuously applied to the object even when the object cannot be moved by the force generated by the drive mechanism or when the output shaft 1 is moved against the force generated by the drive mechanism. .

１ 出力軸
２ ガイド部材
３ 側板
４ 側板
５ カバー
７ 底板
９ 外部の装置
１１ リード線
１２ 圧電素子
１４ 拘束部材
１５ 対象物
１９ ストッパー
２０ 規制部材
２１ 出力部材
２３ ツール取り付けねじ穴
３０ 押し込みツール
３２ 押さえローラーツール
３５ 押さえ板
３６ 押さえ板 1 Output shaft 2 Guide member 3 Side plate 4 Side plate 5 Cover 7 Bottom plate 9 External device 11 Lead wire 12 Piezoelectric element 14 Restricting member 15 Object 19 Stopper 20 Regulating member 21 Output member 23 Tool mounting screw hole 30 Pushing tool 32 Pressing roller tool 35 pressing plate 36 pressing plate

Claims (1)

出力軸の一端に振動子が固定された移動ユニットと、前記移動ユニットを前記出力軸で支持するガイド部材と、前記ガイド部材に固定されて前記移動ユニットを移動方向に対して自由度を有するように前記ガイド部材とともに前記出力軸を拘束する拘束部材を有しており、前記振動子を振動させることにより前記移動ユニットが前記出力軸の両端の中心を結ぶ方向を移動方向として前記ガイド部材と前記拘束部材に対して移動する駆動機構であって、
前記出力軸の振動子と反対側の端に、対象物に接触して作業を行う先端ツールを取付可能な出力部材が固定されているとともに、
前記出力軸が、前記移動方向に沿う前後方向を長手方向とする直方体形状で構成されており、
前記ガイド部材が前記移動方向と平行な前記出力軸の４つの外周面のうちの隣り合う２面と接触する二つの摩擦平面を有する一方で、前記拘束部材が前記出力軸の４つの外周面のうちの残りの２面と接触する二つの摩擦平面を有しており、
前記拘束部材が、前記出力軸の外周面に接触する押さえ板と、該押さえ板を前記出力軸の２面それぞれに対して押し付ける２つの拘束部とで構成される、
駆動機構。 a moving unit having a vibrator fixed to one end of an output shaft; a guide member supporting the moving unit on the output shaft; and a restraining member for restraining the output shaft together with the guide member. By vibrating the vibrator, the moving unit moves in a direction connecting the centers of both ends of the output shaft as a moving direction. A drive mechanism that moves relative to the restraining member,
An output member is fixed to the end of the output shaft opposite to the vibrator, to which a tip tool for working in contact with an object can be attached ,
wherein the output shaft has a rectangular parallelepiped shape whose longitudinal direction is the front-rear direction along the moving direction;
The guide member has two friction planes that contact two adjacent surfaces of the four outer peripheral surfaces of the output shaft parallel to the moving direction, while the restraint member has four outer peripheral surfaces of the output shaft. has two friction planes in contact with the remaining two faces of
The restraining member is composed of a pressing plate that contacts the outer peripheral surface of the output shaft, and two restraining portions that press the pressing plate against two surfaces of the output shaft .
drive mechanism.
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