JPH06261565A - Vibrating actuator - Google Patents
Vibrating actuatorInfo
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- JPH06261565A JPH06261565A JP5047751A JP4775193A JPH06261565A JP H06261565 A JPH06261565 A JP H06261565A JP 5047751 A JP5047751 A JP 5047751A JP 4775193 A JP4775193 A JP 4775193A JP H06261565 A JPH06261565 A JP H06261565A
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- vibrator
- vibration
- free end
- piezoelectric ceramic
- flexural vibrator
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
- Feeding Of Articles By Means Other Than Belts Or Rollers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、ＰＰＣ、プリンター、
ファクシミリなどの分野において、紙送り等の駆動機構
として用いられる振動アクチュエータに関する。The present invention relates to a PPC, printer,
The present invention relates to a vibration actuator used as a drive mechanism for feeding a paper in a field such as a facsimile.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、圧電素子を用いた振動アクチュエ
ータとしては、第一の従来例として、特公昭５９−３７
６７２号公報に「超音波振動を利用した回転駆動装置」
なる名称で開示されているものがある。これは、超音波
を発生させる超音波振動子として磁歪型振動子を用い、
コイルに高周波電圧を印加させることによりその超音波
振動子を磁界により伸縮運動させ、この伸縮運動により
その超音波振動子に取付けられた振動板を縦方向に励振
させることによりその先端部に楕円振動を発生させ、こ
れにより、その楕円振動を行う先端部の振動板に回転軸
の振動片を接触させることによって、その振動片と振動
板との摩擦力により回転軸を回転させるというものであ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, as a vibration actuator using a piezoelectric element, as a first conventional example, Japanese Patent Publication No. 59-37.
No. 672, “Rotation drive device utilizing ultrasonic vibration”
There is something disclosed under the name. This uses a magnetostrictive oscillator as an ultrasonic oscillator that generates ultrasonic waves,
By applying a high-frequency voltage to the coil, the ultrasonic vibrator expands and contracts due to the magnetic field, and the expanding and contracting motion excites the vibration plate attached to the ultrasonic vibrator in the longitudinal direction, resulting in elliptical vibration at its tip. Is generated, and thereby the vibrating piece of the rotating shaft is brought into contact with the vibrating plate of the tip portion that performs the elliptical vibration, whereby the rotating shaft is rotated by the frictional force between the vibrating piece and the vibrating plate.
【０００３】また、第二の従来例として、特開昭５８−
１４８６８２号公報に「超音波振動を利用したモーター
装置」なる名称で開示されているものがある。これは、
筒状の屈曲振動子内に２つの電歪素子（又は磁歪素子）
を組込み、それら２つの電歪素子に接する電極に位相の
異なる高周波電圧を印加して屈曲振動子の全体に縦振動
と横振動とが合成された屈曲振動による回転円振動を作
り出し、これにより、その回転円振動をする屈曲振動子
に回転子を接触させることによって摩擦力によりその回
転子を回転させるというものである。As a second conventional example, Japanese Patent Laid-Open No. 58-58
There is one disclosed in Japanese Patent No. 148682 under the name "motor device using ultrasonic vibration". this is,
Two electrostrictive elements (or magnetostrictive elements) in a cylindrical bending oscillator
And applying high-frequency voltages having different phases to the electrodes in contact with the two electrostrictive elements to create rotary circular vibration due to bending vibration that is a combination of longitudinal vibration and lateral vibration in the entire bending vibrator. The rotor is rotated by frictional force by bringing the rotor into contact with the bending oscillator that makes the rotational circular vibration.
【０００４】さらに、第三の従来例として、特公平４−
５８２７３号公報に「圧電駆動装置」なる名称で開示さ
れているものがある。これは、弾性を有する棒状の振動
子の少なくとも２面に圧電素子を貼付け、電源装置によ
り隣合う面の圧電素子に互いに位相差を持たせて高周波
電圧を発生させることによって、振動子の先端に円又は
楕円運動を行わせるというものである。Furthermore, as a third conventional example, Japanese Patent Publication No. 4-
There is one disclosed in Japanese Patent No. 58273 under the name of "piezoelectric drive device". This is because a piezoelectric element is attached to at least two surfaces of a rod-shaped vibrator having elasticity, and a piezoelectric device on an adjacent surface is made to have a phase difference with each other by a power supply device to generate a high frequency voltage. This is to make a circular or elliptical motion.
【０００５】また、上述したような４つの従来例の他
に、積層圧電セラミックスを利用したリニアモータ（ト
リケップス、ＷＳ１３２、ｐ．１３０〜１３４）があ
る。これは、ｘ，ｙ２方向の振動から楕円振動を発生さ
せることにより駆動力を得ているものであり、低電圧駆
動が可能であり、駆動制御を容易に行うことができる。
また、この他に楕円振動を得るものとして、音片の直交
する２つの屈曲（横）振動モードを位相をずらして励振
することにより得る屈曲−屈曲モード・音片モータ（ト
リケップス、ＷＳ１３２、ｐ．１４１〜１４３）なるも
のがある。これは、楕円振動に移動体を圧接して駆動力
を得る簡単な機構である。In addition to the above-mentioned four conventional examples, there are linear motors (Trikeps, WS132, p.130 to 134) using laminated piezoelectric ceramics. This is because the driving force is obtained by generating elliptical vibration from vibrations in the x and y2 directions, low voltage driving is possible, and drive control can be easily performed.
In addition to this, in order to obtain elliptical vibration, a bending-bending mode / sound piece motor (Trikeps, WS132, p. 132) obtained by exciting two bending (transverse) vibration modes of a sound piece orthogonal to each other with their phases shifted. 141-143). This is a simple mechanism that presses a moving body against elliptical vibration to obtain a driving force.
【０００６】[0006]
【発明が解決しようとする課題】第一の従来例の場合、
回転軸の回転方向が振動板と接触する振動片の傾き方向
によって決まってしまい、また、振動片の先端部は細
く、摩擦のためにも摩耗が大きく寿命的にも問題があ
る。In the case of the first conventional example,
The rotation direction of the rotary shaft is determined by the inclination direction of the vibrating piece that contacts the vibrating plate, and the tip of the vibrating piece is thin, which causes wear due to friction and a long service life.
【０００７】第二の従来例の場合、回転は正又は逆回転
も可能であるが、常に屈曲振動子全体にエネルギーを与
える必要があり、電歪素子の振動子に粘着された面と反
対の面の振動は吸収してやる必要があり、このためエネ
ルギーロスが大きく、駆動効率の向上に難がある。ま
た、リニアモータの構成には進行波を循環させる措置を
とらなければならず、エネルギーロスが大き過ぎて問題
にならず、その循環方法も極めて難しい。In the case of the second conventional example, the rotation can be forward or reverse, but it is necessary to always apply energy to the entire bending vibrator, and the surface opposite to the surface of the electrostrictive element stuck to the vibrator is required. It is necessary to absorb the vibration of the surface, which causes a large energy loss and makes it difficult to improve the driving efficiency. In addition, the linear motor has to be configured to circulate the traveling wave, energy loss is too large and no problem occurs, and its circulation method is extremely difficult.
【０００８】第三の従来例の場合、振動子の節の部分を
支持部としているため振動を妨げることがなく、前述し
た第一及び第二の従来例に比べて、電気エネルギーを効
率良く駆動力に変換させることができる。しかし、一端
が自由端とされた振動子の先端部は円錐状（１次モード
の場合）の振動軌跡を描くため、移動体と接触する部分
はその先端部に限られ、また、両端部が固定された振動
子（一次モードの場合）では、移動体と接触する部分は
振動子の中央部に限られる。この場合、振動子と移動体
との接触面積を小さくしないと、軌跡の小さな部分は駆
動力ではなく逆に負荷になってしまう。しかし、駆動力
を大きくしたり、摩耗を小さくしたり、摩擦面でのすべ
りの安定化すなわち駆動の安定化を図るには接触面積が
大きい方が好ましいが、本例はその条件を満足していな
い。In the case of the third conventional example, since the node portion of the vibrator is used as the supporting portion, the vibration is not hindered, and electric energy is efficiently driven as compared with the first and second conventional examples described above. Can be converted into power. However, since the tip of the oscillator whose one end is a free end draws a conical (in the case of the first-order mode) vibration locus, the part in contact with the moving body is limited to the tip, and both ends are In the fixed oscillator (in the case of the first-order mode), the portion in contact with the moving body is limited to the central portion of the oscillator. In this case, if the contact area between the vibrator and the moving body is not reduced, the portion with a small locus becomes a load instead of a driving force. However, in order to increase the driving force, reduce the wear, and stabilize the slip on the friction surface, that is, the stabilization of the drive, it is preferable that the contact area is large, but this example satisfies the conditions. Absent.
【０００９】また、積層圧電セラミックスを利用したリ
ニアモータの場合、移動体との接触部の各点で楕円軌跡
の大きさをほぼ一定にすることは可能である。しかし、
積層圧電素子は電気容量が大きく、駆動周波数を高周波
（超音波）領域にするとインピーダンスが小さくなり、
電流が流れ過ぎるため、電源部に負担がかかり、大型
化、コストアップにつながり、圧電素子の発熱も見逃す
ことはできない。Further, in the case of a linear motor using laminated piezoelectric ceramics, it is possible to make the size of the elliptical locus substantially constant at each point of the contact portion with the moving body. But,
The laminated piezoelectric element has a large electric capacity, and when the driving frequency is in the high frequency (ultrasonic) region, the impedance becomes small,
Since too much current flows, a load is placed on the power source, leading to an increase in size and cost, and the heat generated by the piezoelectric element cannot be overlooked.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、両側が固定された両持ち梁に第１圧電部材を有する
第１たわみ振動子と、前記両持ち梁に一端が固定され他
端が自由端とされた片持ち梁状の第２圧電素子を有する
第２たわみ振動子と、この第２たわみ振動子の自由端に
取付けられた接触部材と、この接触部材を介して前記第
２たわみ振動子の自由端を移動体に圧接する圧接手段
と、前記第１たわみ振動子及び前記第２たわみ振動子に
より発生する互いに異なる２方向のたわみ振動を位相を
ずらして合成させ前記第２たわみ振動子の自由端に楕円
振動を作り出す楕円振動作成手段とより構成した。According to a first aspect of the present invention, there is provided a first flexural vibrator having a first piezoelectric member on a doubly supported beam whose both sides are fixed, and one end fixed to the doubly supported beam and the other end. A second flexural vibrator having a cantilever-shaped second piezoelectric element having a free end, a contact member attached to the free end of the second flexural vibrator, and the second member via the contact member. The second flexure is composed by combining pressure contact means for pressing the free end of the flexural vibrator against the moving body and flexural vibrations in two different directions generated by the first flexural vibrator and the second flexural vibrator with their phases shifted. It is composed of an elliptical vibration generating means for generating an elliptical vibration at the free end of the oscillator.
【００１１】請求項２記載の発明では、請求項１記載の
発明において、第２たわみ振動子の自由端を、弾性を有
する支持体により支持した。According to a second aspect of the invention, in the invention of the first aspect, the free end of the second flexural vibrator is supported by a support having elasticity.
【００１２】請求項３記載の発明では、請求項１又は２
記載の発明において、移動体と接する接触部材の表面に
摩擦係数の大きな高摩擦部材を設けた。According to the invention of claim 3, claim 1 or 2
In the invention described above, a high-friction member having a large friction coefficient is provided on the surface of the contact member in contact with the moving body.
【００１３】[0013]
【作用】請求項１記載の発明においては、２方向の振動
変位をたわみ振動により合成することにより楕円軌跡の
振動を作り出すことが可能となり、また、接触部材にお
ける接触部の全体に渡って同じ大きさの楕円運動を行う
ため、その接触部材の移動体との接触面積を広く確保し
て出力を大きくとり、摩擦による摩耗を小さくすること
が可能となる。According to the first aspect of the present invention, it is possible to create an elliptical locus vibration by synthesizing vibration displacements in two directions by flexural vibration, and the same magnitude is achieved over the entire contact portion of the contact member. Since the elliptical motion of the height is performed, it is possible to secure a wide contact area of the contact member with the moving body, obtain a large output, and reduce wear due to friction.
【００１４】請求項２記載の発明においては、無理な負
荷からたわみ振動子を保護することができ、圧接手段に
よる圧接力を大きくして出力を上げることが可能とな
る。According to the second aspect of the invention, the flexural vibrator can be protected from an unreasonable load, and the pressure contact force of the pressure contact means can be increased to increase the output.
【００１５】請求項３記載の発明においては、高摩擦部
材を設けたことにより、簡単な構成で紙送りを行うこと
が可能となる。According to the third aspect of the invention, since the high friction member is provided, the paper can be fed with a simple structure.
【００１６】[0016]
【実施例】本発明の第一の実施例を図１に基づいて説明
する。左右両側には基台１ａ，１ｂが設けられ、これら
基台１ａ，１ｂ間には薄板状の両持ち梁２が形成されて
いる。この両持ち梁２の裏面には第１圧電部材としての
圧電セラミックス板３が貼付けられている。これら両持
ち梁２と圧電セラミックス板３とは、第１たわみ振動子
４をなしている。また、前記両持ち梁２の表面の固定部
２ａには第２圧電素子としての２枚の圧電セラミックス
板５ａ，５ｂが貼り合わされた状態でその表面に垂直に
固定されており、これにより圧電セラミックス板５ａ，
５ｂは先端部が自由端Ｐとされた片持ち梁状態となって
いる。この場合、圧電セラミックス板５ａ，５ｂは互い
に分極方向を逆向きにして貼り合わされており、第２た
わみ振動子６を構成している。この片持ち梁状とされた
第２たわみ振動子６の自由端Ｐには接触部材７が取付け
られている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Bases 1a and 1b are provided on both left and right sides, and a thin plate-shaped double-supported beam 2 is formed between the bases 1a and 1b. A piezoelectric ceramics plate 3 as a first piezoelectric member is attached to the back surface of the both-supported beam 2. The doubly supported beam 2 and the piezoelectric ceramic plate 3 form a first flexural vibrator 4. Further, two piezoelectric ceramic plates 5a and 5b as a second piezoelectric element are bonded to the fixed portion 2a on the surface of the both-supported beam 2 vertically to the surface thereof, whereby the piezoelectric ceramics are fixed. Plate 5a,
5b is in a cantilevered state with the free end P at the tip. In this case, the piezoelectric ceramic plates 5a and 5b are bonded to each other with their polarization directions opposite to each other, and constitute the second flexural vibrator 6. A contact member 7 is attached to the free end P of the second cantilever-shaped second flexural vibrator 6.
【００１７】また、ここでは、第１たわみ振動子４及び
第２たわみ振動子６により発生する互いに異なる２方向
のたわみ振動を位相をずらして合成させ第２たわみ振動
子６の自由端に楕円振動を作り出す図示しない楕円振動
作成手段を設けた。Further, here, flexural vibrations in two different directions generated by the first flexural vibrator 4 and the second flexural vibrator 6 are combined by shifting their phases, and an elliptic vibration is generated at the free end of the second flexural vibrator 6. An elliptic vibration creating means (not shown) is provided for creating
【００１８】このような構成において、楕円振動作成手
段によって本振動アクチュエータに楕円軌跡の振動を発
生させる動作原理について述べる。圧電セラミックス板
３に交流電圧を印加すると、両持ち梁２は上下方向（面
に垂直方向Ｘ）にたわみ振動する。また、圧電セラミッ
クス板５ａ，５ｂに交流電圧を印加すると、片持ち梁状
の圧電セラミックス板５ａ，５ｂは矢印方向Ｙａ，Ｙｂ
に屈曲振動する。The principle of operation for causing the present vibration actuator to generate the vibration of the elliptic locus by the elliptic vibration creating means in such a configuration will be described. When an AC voltage is applied to the piezoelectric ceramics plate 3, the both-supported beam 2 flexurally vibrates in the vertical direction (direction X perpendicular to the surface). Further, when an AC voltage is applied to the piezoelectric ceramic plates 5a and 5b, the cantilever piezoelectric ceramic plates 5a and 5b move in the arrow directions Ya and Yb.
Bend and vibrate.
【００１９】この場合、圧電セラミックス板３と圧電セ
ラミックス板５ａ，５ｂとの間で、互いに位相をずらし
た交流電圧を印加することによって、自由端Ｐの接触部
材７は楕円振動する。具体的には、両持ち梁２の上下振
動と、圧電セラミックス板５ａ，５ｂの左右振動との共
振周波数を合わせるように寸法を調整して９０°位相を
ずらした交流電圧で共振駆動することにより、楕円振動
を作り出すことができる。In this case, the contact member 7 at the free end P is elliptically oscillated by applying an alternating voltage having a phase difference between the piezoelectric ceramic plate 3 and the piezoelectric ceramic plates 5a and 5b. Specifically, by adjusting the dimensions so that the vertical vibrations of the doubly supported beam 2 and the horizontal vibrations of the piezoelectric ceramics plates 5a and 5b are matched, and performing resonance drive with an AC voltage with a 90 ° phase shift. , Can produce elliptical vibration.
【００２０】従って、接触部材７の図示しない移動体と
の接触部Ａ（ハッチング領域）は圧電セラミックス板５
ａ，５ｂと同じ大きさの楕円振動をするため、その圧電
セラミックス板５ａ，５ｂの幅Ｗだけ接触面積を広げる
ことができ、これにより、移動体との接触面積を広く確
保し出力を大きくとることができる。Therefore, the contact portion A (hatched area) of the contact member 7 with the moving body (not shown) is the piezoelectric ceramic plate 5.
Since the elliptical vibration having the same magnitude as that of a and 5b is generated, the contact area can be expanded by the width W of the piezoelectric ceramic plates 5a and 5b, thereby securing a large contact area with the moving body and obtaining a large output. be able to.
【００２１】次に、本発明の第二の実施例を図２に基づ
いて説明する。本実施例は、前述した第一の実施例の応
用例を示すものである。すなわち、接触部材７の上部に
は、圧接手段としての圧接機構８が設けられている。こ
の圧接機構８は、板バネ８ａと、図示しないベアリング
によって回転自在なローラ８ｂとからなっている。この
圧接機構８は、角柱状の金属棒からなる移動体９を接触
部材７の自由端Ｐ側に圧接している。これにより、本装
置は、移動体９を直線状（Ｙａ，Ｙｂ方向）に駆動する
リニアモータを構成している。なお、移動体９には図示
しないガイド機構が設けられている。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment shows an application example of the first embodiment described above. That is, a pressure contact mechanism 8 as a pressure contact means is provided above the contact member 7. The pressure contact mechanism 8 includes a leaf spring 8a and a roller 8b rotatable by a bearing (not shown). The pressure contact mechanism 8 presses a movable body 9 made of a prismatic metal rod against the free end P side of the contact member 7. As a result, this apparatus constitutes a linear motor that drives the moving body 9 linearly (Ya, Yb directions). The moving body 9 is provided with a guide mechanism (not shown).
【００２２】このような構成とされたリニアモータにお
いて、圧電セラミックス板３と圧電セラミックス板５
ａ，５ｂとを互いに９０°位相をずらして交流電圧で共
振駆動させることによって、接触部材７に接する移動体
９をＹａ方向（実線）に直線運動させることができる。
また、位相差を逆（−９０°）にすると、移動体９の運
動方向を逆転させＹｂ方向（破線）に直線運動させるこ
とができる。In the linear motor having such a structure, the piezoelectric ceramic plate 3 and the piezoelectric ceramic plate 5
It is possible to linearly move the moving body 9 in contact with the contact member 7 in the Ya direction (solid line) by causing the a and 5b to be 90 degrees out of phase with each other and to be resonantly driven by an AC voltage.
When the phase difference is reversed (-90 °), the moving direction of the moving body 9 can be reversed and the moving body 9 can be linearly moved in the Yb direction (broken line).
【００２３】従って、簡単な構成で、小型化、薄型化さ
れたリニアモータを容易に実現することができる。ま
た、接触部材７と移動体９との接触面積を広くとること
ができるため、アクチュエータの大きさの割に高出力化
を図り、駆動効率を高めることができる。さらに、摩擦
面でのすべりが平均化しているため、アクチュエータの
動作も安定し信頼性を向上させることができる。Therefore, it is possible to easily realize a miniaturized and thinned linear motor with a simple structure. Further, since the contact area between the contact member 7 and the moving body 9 can be widened, the output can be increased and the driving efficiency can be increased for the size of the actuator. Further, since the slip on the friction surface is averaged, the operation of the actuator is stable and the reliability can be improved.
【００２４】次に、本発明の第三の実施例を図３に基づ
いて説明する。本実施例は、図２の構成と同様に、第一
の実施例の他の応用例を示すものである。すなわち、接
触部材７（ステータ側）の上部には移動体１０（ロータ
側）が配置されている。この移動体１０は、図示しない
ベアリングを介して回転自在に支持されたシャフト１０
ａと、このシャフト１０ａに接合したプーリ１０ｂとか
らなっている。また、基台１ａの下面とベース１１との
間には、圧接手段としてのスプリング１２が設けられて
おり、他方の基台１ｂ側は回転機構１３により回転自在
に支持されている。そして、スプリング１２は基台１ａ
を押し上げることにより、接触部材７を移動体１０側に
圧接した形となっている。これにより、本装置は、プー
リ１０ｂにより回転力を取り出す回転型アクチュエータ
を構成している。Next, a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment shows another application example of the first embodiment, similarly to the configuration of FIG. That is, the moving body 10 (rotor side) is arranged above the contact member 7 (stator side). The moving body 10 includes a shaft 10 rotatably supported via bearings (not shown).
a and a pulley 10b joined to the shaft 10a. Further, a spring 12 as a pressure contact means is provided between the lower surface of the base 1a and the base 11, and the other base 1b side is rotatably supported by a rotating mechanism 13. And the spring 12 is the base 1a
By pushing up, the contact member 7 is pressed against the moving body 10 side. As a result, the present device constitutes a rotary actuator that takes out rotational force from the pulley 10b.
【００２５】このような構成とされた回転型アクチュエ
ータにおいて、図２のリニアモータの場合と同様な原理
により圧電セラミックス板３と圧電セラミックス板５
ａ，５ｂとを駆動することによって、移動体１０のシャ
フト１０ａを良好に回転させることができ、これにより
第二の実施例と同様な効果を得ることができる。In the rotary actuator having such a structure, the piezoelectric ceramics plate 3 and the piezoelectric ceramics plate 5 are operated according to the same principle as that of the linear motor shown in FIG.
By driving a and 5b, the shaft 10a of the moving body 10 can be rotated well, and the same effect as that of the second embodiment can be obtained.
【００２６】次に、本発明の第四の実施例を図４に基づ
いて説明する。本実施例は、前述した図１の基本構成を
もとに、ステータを構成した例について示すものであ
る。接触部材７の両側面には支持体１４ａ，１４ｂが一
体的に取付けられており、それら支持体１４ａ，１４ｂ
の他端側は基台１ａ，１ｂの上部に固定されている。こ
の場合、支持体１４ａ，１４ｂは、適度な弾性を有する
ように、一部が切り取られ薄板状に形成されている。こ
のような支持体１４ａ，１４ｂを設けた理由としては、
振動子（第１たわみ振動子４、第２たわみ振動子６）に
無理な負荷が加わった場合を考慮して振動子の変形量を
制限し、圧電セラミックス板３や圧電セラミックス板５
ａ，５ｂが破損することを防止するためである。また、
これに伴い、屈曲振動する第２たわみ振動子６のねじれ
振動や不必要な振動モードが発生するのを防止すること
もできる。Next, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The present embodiment shows an example in which a stator is configured based on the basic configuration of FIG. 1 described above. Supports 14a and 14b are integrally attached to both side surfaces of the contact member 7, and the supports 14a and 14b are attached together.
The other end side of is fixed to the upper part of the bases 1a and 1b. In this case, the supports 14a and 14b are formed in a thin plate shape by cutting a part thereof so as to have appropriate elasticity. The reason for providing such supports 14a and 14b is as follows.
The piezoelectric ceramic plate 3 or the piezoelectric ceramic plate 5 is limited by limiting the deformation amount of the vibrator in consideration of the case where an unreasonable load is applied to the vibrator (first flexural vibrator 4, second flexural vibrator 6).
This is to prevent damage to a and 5b. Also,
Along with this, it is also possible to prevent the torsional vibration of the second flexural vibrator 6 that flexurally vibrates and the generation of an unnecessary vibration mode.
【００２７】このように構成されたステータを用いて、
前述したリニアモータ（図２参照）や回転型アクチュエ
ータ（図３参照）を構成した場合、不必要な振動モード
の発生を抑えて動作を安定化させることができ、どちら
の装置においても良好な状態で駆動力を取り出すことが
できる。また、このように支持体１４ａ，１４ｂを設け
たことにより、移動体９，１０との圧接力をさらに高め
ることができ出力を向上させることができる。By using the stator thus constructed,
When the above-mentioned linear motor (see FIG. 2) or rotary type actuator (see FIG. 3) is configured, it is possible to suppress the generation of unnecessary vibration modes and stabilize the operation, and a good condition is obtained for both devices. The driving force can be taken out with. Further, by providing the supports 14a and 14b in this way, the pressure contact force with the moving bodies 9 and 10 can be further increased, and the output can be improved.
【００２８】次に、本発明の第五の実施例を図５に基づ
いて説明する。本実施例は、前述した図４のステータを
用いて、直接紙１５をＹａ，Ｙｂ方向に駆動する紙送り
機構を実現した応用例を示すものである。すなわち、接
触部材７の上面には、移動体となる紙１５との摩擦係数
の大きな高摩擦部材（μラバー）７ａがコーティングさ
れている。また、ここでの圧接手段としての圧接機構１
６は、板バネ１６ａと、回転自在に支持されたローラ１
６ｂとからなっている。ローラ１６ｂは比較的弱い力で
接触部材７に圧力をかけている。Next, a fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment shows an application example in which a paper feed mechanism for directly driving the paper 15 in the Ya and Yb directions is realized by using the stator shown in FIG. That is, the upper surface of the contact member 7 is coated with a high-friction member (μ rubber) 7a having a large coefficient of friction with the paper 15 as the moving body. Further, the pressure contact mechanism 1 as the pressure contact means here.
6 is a leaf spring 16a and a roller 1 rotatably supported.
It consists of 6b. The roller 16b applies pressure to the contact member 7 with a relatively weak force.
【００２９】このような構成において、ステータの圧電
セラミックス板３と圧電セラミックス板５ａ，５ｂとを
駆動することにより、接触部材７は楕円軌跡の振動を発
生して、その楕円振動によりローラ１６ｂは回転する。
そして、その回転するローラ１６ｂと接触部材７との間
に紙１５を直接挿入することにより、紙１５をＹａ方向
（実線）に送り出すことができる。また、逆位相の電圧
を印加することにより紙１５を逆のＹｂ方向（破線）に
送り出すこともできる。この場合、ローラ１６ｂは、紙
１５の移動に伴って連れ回る形となる。In such a structure, by driving the piezoelectric ceramics plate 3 and the piezoelectric ceramics plates 5a and 5b of the stator, the contact member 7 generates an elliptical locus vibration, and the elliptical vibration causes the roller 16b to rotate. To do.
By directly inserting the paper 15 between the rotating roller 16b and the contact member 7, the paper 15 can be sent out in the Ya direction (solid line). Further, the paper 15 can be sent out in the opposite Yb direction (broken line) by applying a voltage of opposite phase. In this case, the roller 16b has a shape that rotates with the movement of the paper 15.
【００３０】上述したように、摩擦係数の大きな高摩擦
部材７ａを設けたことにより、簡単な機構で紙１５を送
ることができ、これにより小型化、薄型化が可能な紙送
り機構を実現することができる。As described above, by providing the high friction member 7a having a large friction coefficient, the paper 15 can be fed by a simple mechanism, thereby realizing a paper feeding mechanism which can be made compact and thin. be able to.
【００３１】次に、本発明の第六の実施例を図６に基づ
いて説明する。本実施例は、前述した図４のステータの
他の応用例を示すものである。すなわち、両持ち梁２の
上面には、垂直方向（Ｘ方向）に片持ち梁１７が一体化
して形成されている。この片持ち梁１７の両側面には圧
電セラミックス板５ａ，５ｂが貼付けられており、いわ
ゆる、バイモルフをたわみ振動子とした形となってい
る。この場合、片持ち梁１７と、圧電セラミックス板５
ａ，５ｂとは、第２たわみ振動子６をなしている。ま
た、片持ち梁１７の先端部の自由端Ｐには接触部材７が
取付けられ、この接触部材７は弾性を有する支持体１４
ａ，１４ｂを介して基台１ａ，１ｂの上部に固定されて
いる。Next, a sixth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment shows another application example of the stator shown in FIG. That is, the cantilever beam 17 is integrally formed on the upper surface of the both-end supported beam 2 in the vertical direction (X direction). Piezoelectric ceramic plates 5a and 5b are attached to both side surfaces of the cantilever 17, which is in the form of a so-called bimorph flexural vibrator. In this case, the cantilever 17 and the piezoelectric ceramic plate 5
a and 5b form the second flexural vibrator 6. A contact member 7 is attached to the free end P of the tip of the cantilever 17, and the contact member 7 has an elastic support member 14
It is fixed to the upper portions of the bases 1a and 1b via a and 14b.
【００３２】このように構成されたバイモルフ型のステ
ータを用いて、前述したリニアモータ（図２参照）や回
転型アクチュエータ（図３参照）を構成して駆動するこ
とによって、前述した第二の実施例〜第四の実施例で述
べたような効果を得ることができる。By using the bimorph type stator having the above structure to drive the linear motor (see FIG. 2) and the rotary actuator (see FIG. 3) described above, the second embodiment described above is performed. The effects as described in the examples to the fourth embodiment can be obtained.
【００３３】[0033]
【発明の効果】請求項１記載の発明は、両側が固定され
た両持ち梁に第１圧電部材を有する第１たわみ振動子
と、前記両持ち梁に一端が固定され他端が自由端とされ
た片持ち梁状の第２圧電素子を有する第２たわみ振動子
と、この第２たわみ振動子の自由端に取付けられた接触
部材と、この接触部材を介して前記第２たわみ振動子の
自由端を移動体に圧接する圧接手段と、前記第１たわみ
振動子及び前記第２たわみ振動子により発生する互いに
異なる２方向のたわみ振動を位相をずらして合成させ前
記第２たわみ振動子の自由端に楕円振動を作り出す楕円
振動作成手段とより構成したので、２方向の振動変位を
たわみ振動により合成して楕円軌跡の振動を作り出すこ
とにより比較的簡単な構成で振動アクチュエータを実現
することができ、また、接触部材における接触部の全体
に渡って同じ大きさの楕円運動を行うためその接触部材
の移動体との接触面積を広く確保して出力を大きくと
り、摩擦による摩耗を小さくすることができ、さらに、
摩擦面での滑りは平均化されて安定するため駆動力を安
定化して取り出すことができるものである。According to the first aspect of the present invention, a first flexural vibrator having a first piezoelectric member on a double-supported beam whose both sides are fixed, and one end fixed to the both-supported beam and the other end being a free end. A second flexural vibrator having a cantilever-shaped second piezoelectric element, a contact member attached to a free end of the second flexural vibrator, and a second flexural vibrator of the second flexural vibrator via the contact member. The pressure contact means for pressing the free end against the moving body and the flexural vibrations in the two different directions generated by the first flexural vibrator and the second flexural vibrator are combined by shifting the phases, and the freedom of the second flexural vibrator is obtained. Since it is composed of the elliptical vibration generating means for generating the elliptical vibration at the end, it is possible to realize the vibration actuator with a relatively simple structure by combining the vibration displacements in the two directions by the flexural vibration to generate the vibration of the elliptical locus. , Since the same size elliptic motion is performed over the entire contact portion of the contact member, a large contact area between the contact member and the moving body can be secured, a large output can be obtained, and wear due to friction can be reduced. further,
Since the slip on the friction surface is averaged and stable, the driving force can be stabilized and taken out.
【００３４】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、第２たわみ振動子の自由端を弾性を有する
支持体により支持したので、不必要な振動モードの発生
を抑えて動作を安定させ無理な負荷からたわみ振動子を
保護することができ、また、圧接手段による圧接力を大
きくして出力を高めることができるものである。According to the invention described in claim 2, in the invention described in claim 1, since the free end of the second flexural vibrator is supported by the elastic support, the operation is performed while suppressing generation of unnecessary vibration modes. The flexural vibrator can be stabilized and protected from an unreasonable load, and the pressure contact force of the pressure contact means can be increased to increase the output.
【００３５】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、移動体と接する接触部材の表面に摩
擦係数の大きな高摩擦部材を設けたので、簡単な構成で
紙送りを行うことができ、これにより紙送り機構の小型
化、薄型化を実現することができるものである。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect of the invention, a high-friction member having a large friction coefficient is provided on the surface of the contact member in contact with the moving body. Therefore, the paper feed mechanism can be made smaller and thinner.
【図１】（ａ）は本発明の第一の実施例である振動アク
チュエータの基本構成を示す平面図、（ｂ）はその正面
図である。FIG. 1A is a plan view showing a basic configuration of a vibration actuator according to a first embodiment of the present invention, and FIG. 1B is a front view thereof.
【図２】本発明の第二の実施例であるリニアモータの構
成を示す正面図である。FIG. 2 is a front view showing a configuration of a linear motor that is a second embodiment of the present invention.
【図３】本発明の第三の実施例である回転型アクチュエ
ータを示す正面図である。FIG. 3 is a front view showing a rotary actuator that is a third embodiment of the present invention.
【図４】本発明の第四の実施例であるステータを示す斜
視図である。FIG. 4 is a perspective view showing a stator which is a fourth embodiment of the present invention.
【図５】本発明の第五の実施例であるステータを用いて
構成される紙送り機構を示す正面図である。FIG. 5 is a front view showing a paper feeding mechanism configured by using a stator that is a fifth embodiment of the present invention.
【図６】本発明の第六の実施例である図４のステータの
変形例を示す正面図である。FIG. 6 is a front view showing a modification of the stator shown in FIG. 4, which is the sixth embodiment of the present invention.
２ 両持ち梁 ３ 第１圧電部材 ４ 第１たわみ振動子 ５ａ，５ｂ 第２圧電部材 ６ 第２たわみ振動子 ７ 接触部材 ７ａ 高摩擦部材 ８ 圧接手段 ９，１０ 移動体 １２ 圧接手段 １４ａ，１４ｂ 支持体 １５ 移動体 １６ 圧接手段 Ｐ 自由端 2 Double-supported beam 3 1st piezoelectric member 4 1st deflection oscillator 5a, 5b 2nd piezoelectric member 6 2nd deflection oscillator 7 Contact member 7a High friction member 8 Pressure contact means 9, 10 Moving body 12 Pressure contact means 14a, 14b Support Body 15 Moving body 16 Pressure contact means P Free end
Claims (3)
材を有する第１たわみ振動子と、前記両持ち梁に一端が
固定され他端が自由端とされた片持ち梁状の第２圧電素
子を有する第２たわみ振動子と、この第２たわみ振動子
の自由端に取付けられた接触部材と、この接触部材を介
して前記第２たわみ振動子の自由端を移動体に圧接する
圧接手段と、前記第１たわみ振動子及び前記第２たわみ
振動子により発生する互いに異なる２方向のたわみ振動
を位相をずらして合成させ前記第２たわみ振動子の自由
端に楕円振動を作り出す楕円振動作成手段とよりなるこ
とを特徴とする振動アクチュエータ。1. A first flexural vibrator having a first piezoelectric member on a double-supported beam whose both sides are fixed, and a first cantilever-shaped beam having one end fixed to the both-support beam and the other end being a free end. A second flexural vibrator having two piezoelectric elements, a contact member attached to the free end of the second flexural vibrator, and the free end of the second flexural vibrator pressed against the moving body via the contact member. Elliptical vibration for generating elliptical vibration at the free end of the second flexural vibrator by combining flexural vibrations in two different directions generated by the pressure contact means, the first flexural vibrator and the second flexural vibrator by shifting the phases. A vibration actuator comprising: a creating unit.
する支持体により支持したことを特徴とする請求項１記
載の振動アクチュエータ。2. The vibration actuator according to claim 1, wherein the free end of the second flexural vibrator is supported by a support having elasticity.
数の大きな高摩擦部材を設けたことを特徴とする請求項
１又は２記載の振動アクチュエータ。3. The vibration actuator according to claim 1, wherein a high-friction member having a large friction coefficient is provided on the surface of the contact member that is in contact with the moving body.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047751A JPH06261565A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Vibrating actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5047751A JPH06261565A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Vibrating actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06261565A true JPH06261565A (en) | 1994-09-16 |
Family
ID=12784066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5047751A Pending JPH06261565A (en) | 1993-03-09 | 1993-03-09 | Vibrating actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06261565A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001218482A (en) * | 2000-02-03 | 2001-08-10 | Nikon Corp | Vibration actuator |
| US8058774B2 (en) * | 2008-07-14 | 2011-11-15 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrating plate piezoelectric generator |
| CN108436965A (en) * | 2018-04-04 | 2018-08-24 | 南京航空航天大学 | A kind of underwater full open model articulation mechanism and its working method |
| JP2022532905A (en) * | 2019-05-16 | 2022-07-20 | フィジック インストゥルメント（ピーアイ）ゲーエムベーハー アンド ツェーオー．カーゲー | Actuator |
-
1993
- 1993-03-09 JP JP5047751A patent/JPH06261565A/en active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP5136644B2 (en) * | 2008-07-14 | 2013-02-06 | 株式会社村田製作所 | Piezoelectric generator |
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