JPH11308883A - Oscillating actuator - Google Patents
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- JPH11308883A JPH11308883A JP10109747A JP10974798A JPH11308883A JP H11308883 A JPH11308883 A JP H11308883A JP 10109747 A JP10109747 A JP 10109747A JP 10974798 A JP10974798 A JP 10974798A JP H11308883 A JPH11308883 A JP H11308883A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、振動を発生する振
動子を有し、この振動子に加圧接触した相対運動部材と
の間に相対運動を発生させる振動アクチュエータに関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration actuator having a vibrator for generating vibration, and for generating a relative motion between the vibrator and a relative motion member in pressure contact with the vibrator.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、この種の振動アクチュエータは、
例えば、弾性体に接合した圧電素子に交流電圧を印加し
て、弾性体に縦振動と曲げ振動とを調和的に発生させる
ことにより、駆動力を得るものが開発されており、「光
ピックアップ移動を目的とした圧電リニア・モータ」
（富川義郎氏：第５回電磁力関連のダイナミックスシン
ポジウム講演論文集、第３９３頁〜第３９８頁）の中に
おいて、その構成と負荷特性とが開示されている。2. Description of the Related Art Conventionally, this type of vibration actuator has
For example, a device that obtains a driving force by applying an AC voltage to a piezoelectric element bonded to an elastic body to generate longitudinal vibration and bending vibration in the elastic body in harmony has been developed. Piezoelectric linear motor for
(Mr. Yoshiro Tomikawa: Proceedings of the 5th Electromagnetics-Related Dynamics Symposium, pp. 393-398) discloses its configuration and load characteristics.
【０００３】また、新版超音波モータ（上羽貞行氏、富
川義郎氏著、トリケップス刊、第１４５頁〜第１４６
頁）には、自走式の装置が示されている。この振動アク
チュエータは、矩形平板状の弾性体およびその弾性体の
一方の平面に接合された圧電素子からなる振動子と、そ
の振動子に加圧接触して振動子との間で相対運動を行う
相対運動部材とからなり、振動子と相対運動部材とは、
支持部材によって支持されていた。[0003] Also, a new ultrasonic motor (written by Sadayuki Ueba and Yoshiro Tomikawa, published by Trikeps, pages 145 to 146)
Page) shows a self-propelled device. This vibration actuator performs a relative motion between a vibrator made of a rectangular plate-shaped elastic body and a piezoelectric element joined to one plane of the elastic body, and a vibrator in pressure contact with the vibrator. The vibrator and the relative motion member are composed of a relative motion member.
It was supported by the support member.
【０００４】例えば特開平７−１４３７７０号公報に
は、一端が弾性体の側面に設けられた係合部（ピン等）
に係合し、他端が相対運動部材と所定間隔で配置された
固定部材にローラによって接触し、振動子と固定部材と
の間に加圧部材（バネ等）を挟んで、取り付けられた支
持部材が、開示されている。[0004] For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 143770/1995 discloses an engaging portion (a pin or the like) having one end provided on a side surface of an elastic body.
, The other end of which is in contact with a fixed member arranged at a predetermined distance from the relative motion member by a roller, and is mounted with a pressing member (spring or the like) interposed between the vibrator and the fixed member. A member is disclosed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかし、この特開平７
−１４３７７０号公報により開示された支持部材は、係
合部との間に相対運動方向へのがたが存在するため、そ
のがた分だけ、駆動タイミングがずれ、駆動効率が低下
するという課題があった。また、支持部は、加圧部を挟
んで取り付けなければならないため、組立て作業性が悪
いという課題があった。However, Japanese Patent Laid-Open No.
The support member disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 143770 discloses a problem that since there is play in the direction of relative movement between the support member and the engaging portion, the drive timing is shifted by that amount and the drive efficiency is reduced. there were. In addition, since the supporting portion must be attached with the pressing portion interposed therebetween, there has been a problem that assembly workability is poor.
【０００６】本発明の目的は、相対運動方向に対して、
振動子のがたをなくして支持することができる振動アク
チュエータを提供することである。本発明の他の課題
は、加圧部と支持部との組立て作業を容易に行うことが
できる振動アクチュエータを提供することである。[0006] It is an object of the present invention to provide the
An object of the present invention is to provide a vibration actuator that can support a vibrator without play. Another object of the present invention is to provide a vibration actuator capable of easily performing an assembling operation of a pressing unit and a supporting unit.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明では、電気機械変換素子と、電気機
械変換素子の励振により得られた駆動力を取り出すため
の駆動力取出部とを有し、前記駆動力により駆動力取出
部に接触した相対運動部材との間に相対運動を発生させ
る振動子と、ベース部材と、振動子と相対運動部材とを
加圧接触させる加圧部材と、振動子をベース部材に固定
するための固定部材とを備え、固定部材が、ベース部材
に固定される固定部と、振動子を支持する支持部と、支
持部と固定部との間に位置し、少なくとも加圧部材によ
る加圧力が作用する方向に関しては変位可能な可動部と
を有し、支持部が、振動子と接合または一体化されてい
ることを特徴とする振動アクチュエータを提供する。According to a first aspect of the present invention, there is provided an electromechanical transducer, and a driving force extracting portion for extracting a driving force obtained by exciting the electromechanical transducer. A vibrator for generating relative motion between the driving member and the relative moving member in contact with the driving force extracting portion by the driving force; a base member; and a pressurizing device for pressurizing the vibrator and the relative moving member. A member, and a fixing member for fixing the vibrator to the base member, wherein the fixing member is fixed to the base member, between the supporting portion supporting the vibrator, and between the supporting portion and the fixing portion. And a movable part displaceable at least in a direction in which the pressing force acts on the pressing member, and the supporting part is joined or integrated with the vibrator. I do.
【０００８】請求項２の発明は、請求項１に記載された
振動アクチュエータにおいて、支持部が、溶接、圧入ま
たは接着のいずれかにより、振動子に接合されることを
特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the first aspect, the supporting portion is joined to the vibrator by any one of welding, press fitting, and bonding.
【０００９】請求項３の発明は、請求項１または請求項
２に記載された振動アクチュエータにおいて、振動子
が、相対運動の方向に振動する第１の振動と、第１の振
動の振動方向と交叉する方向に振動する第２の振動とを
発生させて前記駆動力を得ることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the first or second aspect, the vibrator vibrates in the direction of the relative motion, and the vibration direction of the first vibration corresponds to the first vibration. The driving force is obtained by generating a second vibration that vibrates in a crossing direction.
【００１０】請求項４の発明は、請求項１から請求項３
までのいずれか１項に記載された振動アクチュエータに
おいて、支持部が、振動子に発生する第１の振動および
第２の振動の共通の節となる位置で、振動子に接合また
は一体化されていることを特徴とする。[0010] The invention of claim 4 is the first to third aspects of the present invention.
In the vibration actuator described in any one of the above, the supporting portion is joined or integrated with the vibrator at a position that becomes a common node of the first vibration and the second vibration generated in the vibrator. It is characterized by being.
【００１１】請求項５の発明は、請求項１から請求項４
までのいずれか１項に記載された振動アクチュエータに
おいて、振動子が、弾性材料により矩形平板状を呈する
ことを特徴とする。[0011] The invention of claim 5 is the invention of claims 1 to 4.
In the vibration actuator described in any one of the above, the vibrator has a rectangular flat plate shape made of an elastic material.
【００１２】請求項６の発明は、請求項１から請求項５
までのいずれか１項に記載された振動アクチュエータに
おいて、固定部材が板ばねであり、可動部が可撓性を有
することを特徴とする。[0012] The invention of claim 6 is the first to fifth aspects of the present invention.
In the vibration actuator described in any one of the above, the fixed member is a leaf spring, and the movable portion has flexibility.
【００１３】請求項７の発明は、請求項５または請求項
６に記載された振動アクチュエータにおいて、支持部
が、振動子の幅方向の両端部に接合または一体化された
２本の拘束ピンと、２本の拘束ピンのうちの一方が嵌合
される丸孔、および他方が嵌合される振動子の幅方向へ
の長孔を有する支持板とを、有することを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the vibration actuator according to the fifth or sixth aspect, the support portion includes two restraining pins joined or integrated at both ends in the width direction of the vibrator; One of the two restraining pins is fitted with a round hole, and the other is fitted with a support plate having a long hole in the width direction of the vibrator.
【００１４】[0014]
【発明の実施の形態】（第１実施形態）以下、本発明に
かかる振動アクチュエータの実施形態を、添付図面を参
照しながら詳細に説明する。なお、以降の実施形態は、
振動アクチュエータが超音波の振動域を利用した超音波
モータである場合を例にとって、説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) Hereinafter, embodiments of a vibration actuator according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following embodiments,
An example in which the vibration actuator is an ultrasonic motor using an ultrasonic vibration region will be described.
【００１５】図１は、本実施形態の超音波モータ１０の
主要部を抽出して示す斜視図である。図２は、超音波モ
ータ１０を構成する振動子１１を、発生する振動波形例
とともに示す説明図である。FIG. 1 is a perspective view showing a main part of an ultrasonic motor 10 according to the present embodiment. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the vibrator 11 constituting the ultrasonic motor 10 together with an example of a generated vibration waveform.
【００１６】図１および図２に示すように、本実施形態
の超音波モータ１０は、第１の振動である１次の縦振動
Ｌ１と、第２の振動である４次の曲げ振動Ｂ４とを発生
する振動子１１と、この振動子１１との間で相対運動を
行う相対運動部材２１とを備える。まず、これらについ
て、順次説明する。As shown in FIGS. 1 and 2, the ultrasonic motor 10 of the present embodiment includes a first longitudinal vibration L1 as a first vibration and a fourth bending vibration B4 as a second vibration. And a relative movement member 21 for performing relative movement between the vibrator 11 and the vibrator 11. First, these will be described sequentially.
【００１７】〔振動子１１〕振動子１１は、弾性体１２
と、弾性体１２の一方の平面に装着された圧電体１３と
を備える。弾性体１２は、鉄鋼、ステンレス鋼、リン青
銅またはエリンバー材等といった共振先鋭度が大きな金
属材料により構成されることが望ましく、矩形平板状に
形成される。また、弾性体１２の各部の寸法は、発生す
る１次の縦振動Ｌ１および４次の曲げ振動Ｂ４それぞれ
の固有振動数が略一致するように、設定される。[Vibrator 11] The vibrator 11 includes an elastic body 12
And a piezoelectric body 13 mounted on one plane of the elastic body 12. The elastic body 12 is desirably made of a metal material having a large resonance sharpness, such as steel, stainless steel, phosphor bronze, or Elinvar material, and is formed in a rectangular flat plate shape. The dimensions of each part of the elastic body 12 are set such that the natural frequencies of the generated primary longitudinal vibration L1 and the generated quaternary bending vibration B4 substantially coincide with each other.
【００１８】弾性体１２の一方の平面には、後述する圧
電体１３が例えば接着される。また、弾性体１２の他方
の平面には、弾性体１２の幅方向に二本の溝部が相対運
動方向（図１における両矢印方向）に関して所定距離だ
け離れて設けられる。これらの溝部に、横断面形状が矩
形である角棒型の、高分子材等を主成分とした摺動部材
が嵌め込まれて接着され、突起状に突出して装着され
る。高分子材としては、ＰＴＦＥ、ポリイミド樹脂、Ｐ
ＥＮ、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等が例示される。A piezoelectric body 13, which will be described later, is adhered to one plane of the elastic body 12, for example. Further, two grooves are provided on the other plane of the elastic body 12 in the width direction of the elastic body 12 at a predetermined distance from each other in the relative movement direction (the direction of the double arrow in FIG. 1). A rectangular rod-shaped sliding member having a rectangular cross-sectional shape and composed mainly of a polymer material or the like is fitted and adhered to these grooves, and is mounted in a protruding manner. As the polymer material, PTFE, polyimide resin, P
EN, PPS, PEEK and the like are exemplified.
【００１９】そして、この摺動部材が駆動力取出部１２
ａ、１２ｂとして機能する。したがって、弾性体１２
は、これら摺動部材からなる駆動力取出部１２ａ、１２
ｂを介して相対運動部材２１に接触する。The sliding member serves as the driving force take-out portion 12.
Functions as a and 12b. Therefore, the elastic body 12
Are driving force take-out portions 12a, 12
It contacts the relative motion member 21 via b.
【００２０】この駆動力取出部１２ａ、１２ｂは、図２
に示すように、弾性体１２に発生する４次の曲げ振動Ｂ
４の４つの腹位置ｌ1 〜ｌ4 のうちの外側に位置する腹
位置ｌ1 、ｌ4 に一致する位置に設けられる。なお、駆
動力取出部１２ａ、１２ｂは、曲げ振動Ｂ４の腹位置ｌ
1 、ｌ4 に正確に一致する位置に設けられる必要はな
く、この腹位置の近傍に設けられていてもよい。The driving force take-out portions 12a and 12b correspond to FIG.
As shown in the figure, the fourth-order bending vibration B generated in the elastic body 12
It is provided at a position that matches antinode positions l 1, l 4 located outside of the four loop position l 1 to l 4 of 4. In addition, the driving force extraction parts 12a and 12b are provided at the antinode position l of the bending vibration B4.
1, l need not be provided in a position that exactly matches the 4, it may be provided in the vicinity of the antinode position.
【００２１】圧電体１３は、本実施形態ではＰＺＴ（チ
タンジルコン酸鉛）からなる薄板状の圧電素子により構
成される。この圧電体１３には、Ａ相の駆動信号が入力
される入力領域１３ａ、１３ｃと、Ａ相とは位相が（π
／２）だけずれたＢ相が入力される入力領域１３ｂ、１
３ｄとが形成される。各入力領域１３ａ〜１３ｄは、図
２に示すように、弾性体１２に発生する曲げ振動Ｂ４の
５つの節位置ｎ1 〜ｎ5 により区画された４つの領域に
連続して形成される。すなわち、駆動信号の入力により
変形する各入力領域１３ａ〜１３ｄが、いずれも、不動
点である節位置ｎ1 〜ｎ5 を跨がない。そのため、入力
領域１３ａ〜１３ｄの変形が節位置ｎ1〜ｎ5 によって
抑制されることがない。これにより、各入力領域１３ａ
〜１３ｄに入力された電気エネルギを最大の効率で弾性
体１２の変形、すなわち機械エネルギに変換することが
できる。In the present embodiment, the piezoelectric body 13 is composed of a thin plate-shaped piezoelectric element made of PZT (lead titanium zirconate). In the piezoelectric body 13, the input regions 13a and 13c to which the drive signal of the A phase is input and the phase of the A phase are (π
/ 2) input areas 13b, 1 where the B phase shifted by
3d is formed. Each input region 13a~13d, as shown in FIG. 2, is formed continuously in four regions partitioned by five nodal position n 1 ~n 5 bending vibration B4 generated in the elastic member 12. That is, each input region 13a~13d be deformed by input of the driving signal are both, it does not cross the nodal position n 1 ~n 5 is fixed point. Therefore, variations in the input area 13a~13d is not to be inhibited by the nodal positions n 1 ~n 5. Thereby, each input area 13a
13d can be transformed into the elastic body 12 with maximum efficiency, that is, converted into mechanical energy.
【００２２】また、曲げ振動Ｂ４の節位置ｎ2 、ｎ4 に
は、振動子１１が発生する縦振動Ｌ１により電気エネル
ギを出力する検出領域１３ｐ、１３ｐ’が設けられる。
これにより、振動子１１が発生する縦振動Ｌ１の振動状
態がモニタされる。At the node positions n 2 and n 4 of the bending vibration B4, detection areas 13p and 13p 'for outputting electric energy by the longitudinal vibration L1 generated by the vibrator 11 are provided.
Thus, the vibration state of the longitudinal vibration L1 generated by the vibrator 11 is monitored.
【００２３】各入力領域１３ａ〜１３ｄと各検出領域１
３ｐ、１３ｐ’とは、それぞれの表面に、銀電極１５ａ
〜１５ｄ、１５ｐ、１５ｐ’を接着される。これによ
り、各入力領域１３ａ〜１３ｄに独立して駆動信号を入
力したり、各検出領域１３ｐ、１３ｐ’から独立して検
出信号を出力することができる。Each input area 13a to 13d and each detection area 1
3p and 13p 'are silver electrodes 15a on their respective surfaces.
１５15d, 15p, 15p ′ are adhered. As a result, it is possible to input a drive signal to each of the input regions 13a to 13d independently, and to output a detection signal independently from each of the detection regions 13p and 13p '.
【００２４】図示しないが、各銀電極１５ａ〜１５ｄ、
１５ｐ、１５ｐ’には、電気エネルギの授受を行うため
のリード線が、それぞれ半田付けされて、接続される。
なお、本実施形態では、図２に示すように、振動子１１
は、その平面の中央部を中心として点対称となるよう
に、形成される。これにより、駆動力取出部１２ａ、１
２ｂに発生する楕円運動を略同じ形状とすることがで
き、相対運動方向の反転に伴う駆動差が殆ど解消され
る。Although not shown, each of the silver electrodes 15a to 15d,
Lead wires for transmitting and receiving electric energy are soldered and connected to 15p and 15p ', respectively.
In the present embodiment, as shown in FIG.
Are formed so as to be point-symmetric about the center of the plane. As a result, the driving force extracting portions 12a, 1
The elliptical motion generated in 2b can be made to have substantially the same shape, and the driving difference due to the reversal of the relative motion direction is almost eliminated.
【００２５】図３は、振動子１１の駆動回路を示すブロ
ック図である。発振器１６は、振動子１１の縦振動Ｌ１
および曲げ振動Ｂ４それぞれに対応する周波数の信号を
発振する。発振器１６の出力は分岐して、一方の出力
は、増幅器１７ａ、１７ｃによって増幅された後に、Ａ
相の駆動信号（電圧）として入力領域１３ａ、１３ｃの
銀電極１５ａ、１５ｃへ入力される。また、分岐した他
方の出力は、移相器１８によってＡ相の駆動信号とは
（π／２）だけ位相をずらしてＢ相の駆動信号（電圧）
とした後に、増幅器１７ｂ、１７ｄを介して入力領域１
３ｂ、１３ｄの銀電極１５ｂ、１５ｄへ入力される。FIG. 3 is a block diagram showing a driving circuit of the vibrator 11. The oscillator 16 has a longitudinal vibration L1 of the vibrator 11.
And a signal having a frequency corresponding to each of the bending vibration B4. The output of the oscillator 16 branches, and one of the outputs is amplified by the amplifiers 17a and 17c.
The driving signals (voltages) of the phases are input to the silver electrodes 15a and 15c of the input regions 13a and 13c. The other branched output is shifted in phase by (π / 2) from the A-phase drive signal by the phase shifter 18 to drive the B-phase drive signal (voltage).
After that, the input area 1 is input via the amplifiers 17b and 17d.
Input to silver electrodes 15b and 15d of 3b and 13d.
【００２６】制御回路１９には、検出領域１３ｐ、１３
ｐ’からの出力電圧が入力される。制御回路１９は、予
め設定されていた基準電圧と出力電圧とを比較して、検
出領域１３ｐ、１３ｐ’からの出力のほうが小さいとき
には周波数を低くするように、一方、検出領域１３ｐ、
１３ｐ’からの出力のほうが大きいときには周波数を高
くするように、発振器１６を制御する。これにより、振
動子１１の振動振幅が所定の大きさに維持される。The control circuit 19 includes detection areas 13p, 13p.
The output voltage from p ′ is input. The control circuit 19 compares the preset reference voltage with the output voltage, and lowers the frequency when the output from the detection areas 13p and 13p 'is smaller.
When the output from 13p 'is larger, the oscillator 16 is controlled so as to increase the frequency. Thereby, the vibration amplitude of the vibrator 11 is maintained at a predetermined magnitude.
【００２７】このようにして、圧電体１３の入力領域１
３ａ、１３ｃに、縦振動Ｌ１および曲げ振動Ｂ４それぞ
れの固有振動数にほぼ一致した周波数を有するＡ相の駆
動信号を入力する。また、入力領域１３ｂ、１３ｄには
Ａ相とは（π／２）の位相差を有するＢ相の駆動信号を
入力する。すると、図２に示すように、弾性体１２に
は、相対運動方向（図２における両矢印方向）へ振動す
る第１の振動である１次の縦振動Ｌ１と、この相対運動
方向に直交する方向へ振動する第２の振動である４次の
曲げ振動Ｂ４とが同時に発生する。これらの振動は合成
されて、駆動力取出部１２ａ、１２ｂには楕円運動が発
生する。Thus, the input area 1 of the piezoelectric body 13
An A-phase drive signal having a frequency substantially equal to the natural frequency of each of the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4 is input to 3a and 13c. Further, a drive signal of the B phase having a phase difference of (π / 2) from the A phase is input to the input regions 13b and 13d. Then, as shown in FIG. 2, the elastic body 12 has a primary longitudinal vibration L1, which is the first vibration vibrating in the relative movement direction (the direction of the double arrow in FIG. 2), and is orthogonal to the relative movement direction. Fourth-order bending vibration B4, which is the second vibration that vibrates in the direction, occurs simultaneously. These vibrations are combined, and an elliptical motion is generated in the driving force output portions 12a and 12b.
【００２８】図４は、１次の縦振動Ｌ１と４次の曲げ振
動Ｂ４とが合成されて、駆動力取出部１２ａ、１２ｂに
楕円運動が発生する状況を経時的に示す説明図である。
なお、図４においては、便宜上、各入力領域１３ａ〜１
３ｄを互いに離れた状態で示す。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the first-order longitudinal vibration L1 and the fourth-order bending vibration B4 are combined to generate an elliptic motion in the driving force output portions 12a and 12b with time.
In FIG. 4, for convenience, each of the input areas 13a to 13a
3d are shown separated from each other.
【００２９】図４（Ａ）は、振動子１１に入力される２
相の高周波電圧Ａ、Ｂの時間的変化を時刻ｔ1 〜時刻ｔ
9 について示す。図４（Ａ）の横軸は、Ａ相またはＢ相
の駆動信号（高周波電圧）の実効値を示す。図４（Ｂ）
は、弾性体１２の断面の変形の様子を示し、振動子１１
に発生する曲げ振動Ｂ４（第２の振動）の時間的変化を
時刻ｔ1 〜時刻ｔ9 について示す。図４（Ｃ）は、弾性
体１２の断面の変化の様子を示し、振動子１１に発生す
る縦振動Ｌ１（第１の振動）の時間的変化を時刻ｔ1 〜
時刻ｔ9 について示す。さらに、図４（Ｄ）は、振動子
１１の駆動力取出部１２ａ、１２ｂに発生する楕円運動
の時間的変化を時刻ｔ1 〜時刻ｔ9 について示す。FIG. 4A shows the state of the input signal 2 to the vibrator 11.
The temporal changes of the high-frequency voltages A and B of the phases are represented by the time t 1 to the time t.
9 is shown. The horizontal axis in FIG. 4A indicates the effective value of the A-phase or B-phase drive signal (high-frequency voltage). FIG. 4 (B)
Shows the state of deformation of the cross section of the elastic body 12, and the vibrator 11
Shows the time t 1 ~ time t 9 the bending temporal change in the vibration B4 (second vibrations) occur. FIG. 4 (C) shows a state of change of the cross-section of the elastic body 12, longitudinal vibration L1 (first vibration) Time t 1 ~ temporal changes that occur in the vibrator 11
Show for the time t 9. Further, FIG. 4 (D) shows the time t 1 ~ time t 9 the driving force output portion 12a, a temporal change of the elliptical motion generated 12b of the vibrator 11.
【００３０】時刻ｔ1 において、図４（Ａ）に示すよう
に、Ａ相の駆動信号は正の電圧を発生し、Ｂ相の駆動信
号は同一の正電圧を発生する。図４（Ｂ）に示すよう
に、Ａ相の駆動信号およびＢ相の駆動信号による曲げ振
動は互いに打ち消し合い、質点Ｙ１、Ｚ１はともに振幅
零となる。また、図４（Ｃ）に示すように、Ａ相の駆動
信号およびＢ相の駆動信号による縦振動は伸張する方向
へ発生する。質点Ｙ２、Ｚ２はともに矢印で示すよう
に、節位置Ｘ（図１（Ｂ）における節位置ｎ3 ）を中心
として最大の伸張を示す。その結果、図４（Ｄ）に示す
ように縦振動と曲げ振動とが合成され、質点Ｙ１、Ｙ２
の運動の合成が質点Ｙの運動となり、また、質点Ｚ１、
Ｚ２の運動の合成が質点Ｚの運動となる。At time t 1 , as shown in FIG. 4A, the A-phase drive signal generates a positive voltage, and the B-phase drive signal generates the same positive voltage. As shown in FIG. 4B, the bending vibrations caused by the A-phase drive signal and the B-phase drive signal cancel each other out, and both the mass points Y1 and Z1 have an amplitude of zero. Further, as shown in FIG. 4C, the longitudinal vibration due to the A-phase drive signal and the B-phase drive signal is generated in a direction in which the longitudinal vibration is extended. As indicated by arrows, both the mass points Y2 and Z2 show the maximum extension centering on the node position X (node position n 3 in FIG. 1B). As a result, as shown in FIG. 4D, the longitudinal vibration and the bending vibration are combined, and the mass points Y1, Y2
Is a motion of the mass point Y, and the mass points Z1,
The synthesis of the motion of Z2 becomes the motion of mass point Z.
【００３１】時刻ｔ2 において、図４（Ａ）に示すよう
に、Ａ相の駆動信号は正の電圧を発し、Ｂ相の駆動信号
は零になる。図４（Ｂ）に示すように、Ａ相の駆動信号
による曲げ振動が発生し、質点Ｙ１は負方向へ変位し、
質点Ｚ１は正方向へ変位する。また、図４（Ｃ）に示す
ように、Ａ相の駆動信号による縦振動が発生し、質点Ｙ
２と質点Ｚ２とが時刻ｔ1 の時よりも縮む。その結果、
図４（Ｄ）に示すように縦振動と曲げ振動とが合成さ
れ、質点Ｙ、Ｚは、ともに、時刻ｔ1 の時よりも左回り
へ回転移動する。At time t 2 , as shown in FIG. 4A, the A-phase drive signal emits a positive voltage, and the B-phase drive signal becomes zero. As shown in FIG. 4B, bending vibration occurs due to the A-phase drive signal, and the mass point Y1 is displaced in the negative direction.
The mass point Z1 is displaced in the positive direction. In addition, as shown in FIG. 4C, longitudinal vibration occurs due to the A-phase drive signal, and the mass point Y
And 2 and the material point Z2 contracts than at time t 1. as a result,
Figure 4 is a longitudinal vibration and bending vibration as shown in (D) are combined, the material point Y, Z are both than at time t 1 rotates and moves to the left direction.
【００３２】時刻ｔ3 において、図４（Ａ）に示すよう
に、Ａ相の駆動信号は正の電圧を発生し、Ｂ相の駆動信
号は同一の負電圧を発生する。図４（Ｂ）に示すよう
に、Ａ相の駆動信号およびＢ相の駆動信号による曲げ振
動が合成されて増幅され、質点Ｙ１は時刻ｔ2 の時より
負方向へ増幅されて最大の負の振幅値を示す。また、質
点Ｚ１は時刻ｔ2 の時よりも正方向へ増幅されて最大の
正の振幅値を示す。また、図４（Ｃ）に示すように、Ａ
相の駆動信号およびＢ相の駆動信号による縦振動は互い
に打ち消し合い、質点Ｙ２と質点Ｚ２とは元の位置へ戻
る。その結果、図４（Ｄ）に示すように縦振動と曲げ振
動とが合成され、質点Ｙ、Ｚは、ともに、時刻ｔ2 の時
よりも左回りへ回転移動する。At time t 3 , as shown in FIG. 4A, the A-phase drive signal generates a positive voltage, and the B-phase drive signal generates the same negative voltage. As shown in FIG. 4 (B), the bending vibration by the driving signal and the B-phase driving signal of the A phase is amplified are synthesized, point Y1 is amplified from at time t 2 in the negative direction by the maximum negative Indicates the amplitude value. Also, point Z1 is than at time t 2 is amplified in the positive direction indicating a maximum positive amplitude value. Further, as shown in FIG.
The longitudinal vibrations caused by the phase drive signal and the phase B drive signal cancel each other, and the mass points Y2 and Z2 return to their original positions. As a result, the longitudinal vibration of bending and vibrations are combined as shown in FIG. 4 (D), the mass points Y, Z are both than at time t 2 rotates and moves to the left direction.
【００３３】時刻ｔ4 において、図４（Ａ）に示すよう
に、Ａ相の駆動信号は零になり、Ｂ相の駆動信号は負電
圧を発生する。図４（Ｂ）に示すように、Ｂ相の駆動信
号による曲げ運動が発生し、質点Ｙ１が時刻ｔ3 の時よ
りも振幅が低下し、質点Ｚ１も時刻ｔ3 の時よりも振幅
が低下する。また、図４（Ｃ）に示すように、Ｂ相の駆
動信号による縦振動が発生し、質点Ｙ２と質点Ｚ２とは
ともに収縮する。その結果、図４（Ｄ）に示すように縦
振動と曲げ振動とが合成され、質点Ｙ、Ｚは、ともに、
時刻ｔ3 の時よりも左回りへ回転移動する。At time t 4 , as shown in FIG. 4A, the A-phase drive signal becomes zero, and the B-phase drive signal generates a negative voltage. As shown in FIG. 4 (B), the bending movement generated by the drive signal of the B phase, reduces the amplitude than at point Y1 is time t 3, reduced amplitude than at point Z1 also time t 3 I do. Further, as shown in FIG. 4C, longitudinal vibration occurs due to the B-phase drive signal, and both the mass points Y2 and Z2 contract. As a result, as shown in FIG. 4D, the longitudinal vibration and the bending vibration are combined, and the mass points Y and Z are both
Rotates and moves to the left-handed than at time t 3.
【００３４】時刻ｔ5 において、図４（Ａ）に示すよう
に、Ａ相の駆動信号は負の電圧を発生し、Ｂ相の駆動信
号は同一の負電圧を発生する。図４（Ｂ）に示すよう
に、Ａ相の駆動信号およびＢ相の駆動信号による曲げ運
動は互いに打ち消し合い、質点Ｙ１、Ｚ１はともに振幅
零になる。また、図４（Ｃ）に示すように、Ａ相の駆動
信号およびＢ相の駆動信号による縦振動は収縮する方向
へ発生する。質点Ｙ２、Ｚ２はともに矢印で示すよう
に、節位置Ｘを中心として最大の収縮を示す。その結
果、図４（Ｄ）に示すように縦振動と曲げ振動とが合成
され、質点Ｙ、Ｚは、ともに、時刻ｔ4 の時よりも左回
りへ回転移動する。At time t 5 , as shown in FIG. 4A, the A-phase drive signal generates a negative voltage, and the B-phase drive signal generates the same negative voltage. As shown in FIG. 4B, the bending motions caused by the A-phase drive signal and the B-phase drive signal cancel each other out, and both the mass points Y1 and Z1 have an amplitude of zero. Further, as shown in FIG. 4C, the longitudinal vibration due to the A-phase drive signal and the B-phase drive signal occurs in a contracting direction. Both the mass points Y2 and Z2 show the maximum contraction around the node position X as indicated by the arrows. As a result, the the longitudinal vibration of bending and vibration synthesized as shown in FIG. 4 (D), the mass points Y, Z are both rotated move further counterclockwise from their respective positions at the time t 4.
【００３５】時刻ｔ6 〜時刻ｔ9 についても、上述した
時刻ｔ1 〜時刻ｔ5 と同様に縦振動と曲げ振動とが発生
し、その結果、図４（Ｄ）に示すように、質点Ｙおよび
質点Ｚが左回りへ回転移動する。このようにして、振動
子１１の駆動力取出部１２ａ、１２ｂには、左回りであ
って半周期ずれた楕円運動がそれぞれ発生する。発生し
た楕円運動により、加圧接触する相対運動部材２１が一
方向へ駆動される。From time t 6 to time t 9 , longitudinal vibration and bending vibration occur similarly to time t 1 to time t 5 described above, and as a result, as shown in FIG. And the mass point Z rotates counterclockwise. In this manner, counterclockwise elliptical motions shifted by a half cycle are generated in the driving force extracting portions 12a and 12b of the vibrator 11, respectively. Due to the generated elliptical motion, the relative motion member 21 that comes into pressure contact is driven in one direction.
【００３６】また、相対運動方向を逆向きにするには、
Ｂ相の駆動信号が、Ａ相の駆動信号に対して（−π／
２）の位相差を有するように設定すればよい。本実施形
態では、振動子１１は以上のように構成される。In order to reverse the relative movement direction,
The B-phase drive signal is (−π /
What is necessary is just to set so that it may have the phase difference of 2). In the present embodiment, the vibrator 11 is configured as described above.
【００３７】〔相対運動部材２１〕図２に示すように、
振動子１１の駆動力取出部１２ａ、１２ｂに接触して、
移動子である相対運動部材２１が配置される。[Relative motion member 21] As shown in FIG.
By contacting the driving force extracting portions 12a and 12b of the vibrator 11,
A relative movement member 21 as a mover is arranged.
【００３８】相対運動部材２１は、本実施形態ではステ
ンレス鋼により帯板状に構成される。相対運動部材２１
は、駆動力取出部１２ａ、１２ｂに発生する楕円運動に
より、縦振動Ｌ１の振動方向と同方向（図２における左
右方向）へ駆動される。なお、相対運動部材２１は、銅
合金やアルミニウム合金さらには高分子材等により構成
されていてもよい。In the present embodiment, the relative movement member 21 is formed in a strip shape from stainless steel. Relative motion member 21
Is driven in the same direction (the left-right direction in FIG. 2) as the vibration direction of the longitudinal vibration L1 by the elliptical motion generated in the driving force extracting portions 12a and 12b. The relative movement member 21 may be made of a copper alloy, an aluminum alloy, a polymer material, or the like.
【００３９】相対運動部材２１は、相対運動部材２１の
一方の平面に接触する２基の搬送ローラと、相対運動部
材２１の幅方向の両端面に接触する４基の搬送ローラ
（いずれも図示しない。）とにより、案内されて搬送さ
れる。これにより、相対運動部材２１は、相対運動方向
の両方向への往復移動が可能となる。本実施形態では、
相対運動部材２１は以上のように構成される。The relative motion member 21 includes two transport rollers that contact one plane of the relative motion member 21 and four transport rollers that contact both end surfaces in the width direction of the relative motion member 21 (neither is shown). )) And are conveyed. Thereby, the relative motion member 21 can reciprocate in both directions of the relative motion direction. In this embodiment,
The relative motion member 21 is configured as described above.
【００４０】図５は、本実施形態の超音波モータ１０の
支持部付近を示す斜視図である。同図に示すように、本
実施形態の超音波モータ１０は、さらに、ベース部材３
１と、振動子１１をベース部材３１に固定するための固
定部材４１と、振動子１１と相対運動部材２１とを加圧
接触させる加圧部材５１とを備える。以下、これらにつ
いて順次説明する。FIG. 5 is a perspective view showing the vicinity of the support portion of the ultrasonic motor 10 according to the present embodiment. As shown in the figure, the ultrasonic motor 10 of the present embodiment further includes a base member 3
1, a fixing member 41 for fixing the vibrator 11 to the base member 31, and a pressing member 51 for pressing the vibrator 11 and the relative motion member 21 under pressure. Hereinafter, these will be sequentially described.
【００４１】〔ベース部材３１〕ベース部材３１は、振
動子１１を支持して固定するための部材である。本実施
形態では、超音波モータ１０のケーシングの一部により
構成される。[Base Member 31] The base member 31 is a member for supporting and fixing the vibrator 11. In the present embodiment, it is constituted by a part of the casing of the ultrasonic motor 10.
【００４２】〔固定部材４１〕本実施形態では、固定部
材４１は、板ばね４２と、板ばね４２に装着される支持
板４３とにより構成される。[Fixing Member 41] In this embodiment, the fixing member 41 includes a leaf spring 42 and a support plate 43 mounted on the leaf spring 42.
【００４３】板ばね４２には、ベース部材３１に適宜手
段によって固定される固定部４２ａと、振動子１１を支
持する支持部４２ｂとが、それぞれ設けられる。さら
に、支持部４２ｂと固定部４２ａとの間には、後述する
加圧部材５１による加圧力が作用する方向（図５におけ
る両矢印方向）に関して変位可能な可動部４２ｃが設け
られる。この可動部４２ｃは、板ばね４２の一部である
ため、図５における両矢印方向について、可撓性を有す
る。The leaf spring 42 is provided with a fixing portion 42a fixed to the base member 31 by appropriate means and a supporting portion 42b for supporting the vibrator 11. Further, a movable portion 42c is provided between the support portion 42b and the fixed portion 42a. Since the movable portion 42c is a part of the leaf spring 42, the movable portion 42c has flexibility in the direction of the double arrow in FIG.
【００４４】支持板４３の４隅部近傍にはねじ孔４４ａ
〜４４ｄが設けられる。一方、支持部４２ｂには、ねじ
孔４４ａ〜４４ｄと同じ配置で、貫通孔４５ａ〜４５ｄ
が設けられる。ねじ孔４４ａ〜４４ｄと貫通孔４５ａ〜
４５ｄとが一致するように、支持部４２ｂと支持板４３
とをあわせておき、ねじ４６ａ〜４６ｄによってねじ止
めすることにより、支持部４２ｂの振動子１１側の平面
に、支持板４３が固定される。Screw holes 44a are provided near the four corners of the support plate 43.
To 44d. On the other hand, the support portion 42b has the same arrangement as the screw holes 44a to 44d, and the through holes 45a to 45d.
Is provided. Screw holes 44a to 44d and through holes 45a to
45d and the support portion 42b and the support plate 43
The support plate 43 is fixed to the plane of the support portion 42b on the vibrator 11 side by screwing with the screws 46a to 46d.
【００４５】このようにして支持板４３を固定された支
持部４２ｂには、２本の拘束ピン４７ａ、４７ｂが固定
される。本実施形態では、この拘束ピン４７ａ、４７ｂ
の一端側は、振動子１１に溶接されて固定される。図６
（Ａ）は、振動子１１への拘束ピン４７ａ、４７ｂの溶
接状況を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は溶接部付近を
拡大して示す斜視図である。The two restraining pins 47a and 47b are fixed to the support portion 42b to which the support plate 43 is fixed as described above. In the present embodiment, the constraint pins 47a, 47b
Is fixed to the vibrator 11 by welding. FIG.
FIG. 6A is a perspective view showing a state of welding the restraining pins 47a and 47b to the vibrator 11, and FIG. 6B is an enlarged perspective view showing the vicinity of the welded portion.
【００４６】図６（Ａ）に示すように、振動子１１の幅
方向の両側面１１ａ、１１ｂであって長手方向の中央に
は、Ｕ字型の切欠き部１１ｃ、１１ｄが振動子１１の厚
さ方向へ設けられる。この切欠き部１１ｃ、１１ｄに収
容された状態で、拘束ピン４７ａ、４７ｂは溶接されて
固定される。As shown in FIG. 6 (A), U-shaped notches 11c and 11d are provided on both sides 11a and 11b in the width direction of the vibrator 11 at the center in the longitudinal direction. It is provided in the thickness direction. The restraining pins 47a, 47b are fixed by welding in the state of being accommodated in the notches 11c, 11d.
【００４７】本実施形態では、図６（Ｂ）に示すよう
に、振動子１１の両側面１１ａ、１１ｂにおける斜線部
にレーザを照射することによりレーザ溶接を行い、拘束
ピン４７ａ、４７ｂを切欠き部１１ｃ、１１ｄに溶接し
た。なお、この溶接を、圧電体１３を振動子１１へ装着
した後に行うと、溶接時に発生する熱により、圧電体１
３の分極を破壊してしまうおそれがある。そのため、拘
束ピン４７ａ、４７ｂの切欠き部１１ｃ、１１ｄへの溶
接は、圧電体１３を振動子１１へ装着する前に行うとよ
い。In this embodiment, as shown in FIG. 6 (B), laser welding is performed by irradiating the oblique lines on both sides 11a and 11b of the vibrator 11 with laser, and the restraining pins 47a and 47b are notched. Welded to parts 11c and 11d. When this welding is performed after the piezoelectric body 13 is mounted on the vibrator 11, the piezoelectric body 1 is heated by the heat generated during welding.
3 may be destroyed. Therefore, welding of the constraint pins 47a, 47b to the notches 11c, 11d may be performed before the piezoelectric body 13 is mounted on the vibrator 11.
【００４８】この拘束ピン４７ａ、４７ｂの溶接位置
は、図２に示すように、振動子１１に発生する縦振動Ｌ
１および曲げ振動Ｂ４それぞれに共通の節となる位置ｎ
3 である。そのため、拘束ピン４７ａ、４７ｂを溶接し
ても、振動発生形態には殆ど影響を与えない。As shown in FIG. 2, the welding position of the restraining pins 47a and 47b is determined by the longitudinal vibration L generated in the vibrator 11.
1 and the position n which is a node common to the bending vibration B4
3 Therefore, even if the constraint pins 47a and 47b are welded, they hardly affect the vibration generation mode.
【００４９】拘束ピン４７ａ、４７ｂの他端側は、支持
板４３に圧入されて固定される。支持板４３には、拘束
ピン４７ｂが圧入される丸孔４３ｂと、拘束ピン４７ａ
が圧入される、振動子１１の幅方向への長孔４３ａとが
設けられる。この理由を図７を参照しながら説明する。
図７は、支持板４３と振動子１１との係合状況を示す説
明図であり、図７（Ａ）は上面図、図７（Ｂ）は側面図
である。The other ends of the constraint pins 47a and 47b are pressed into the support plate 43 and fixed. The support plate 43 has a round hole 43b into which the restraining pin 47b is pressed and a restraining pin 47a.
And a long hole 43 a in the width direction of the vibrator 11, into which is inserted. The reason will be described with reference to FIG.
FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the state of engagement between the support plate 43 and the vibrator 11, wherein FIG. 7A is a top view and FIG. 7B is a side view.
【００５０】本実施形態では、拘束ピン４７ａ、４７ｂ
は振動子１１へ溶接される。そのため、適当な溶接治具
を用いても、拘束ピン４７ａ、４７ｂは、図７（Ｂ）に
示すように、振動子１１に対して傾斜して溶接されるこ
とがある。この場合、貫通孔４３ａ、４３ｂがともに丸
孔であると、拘束ピン４７ａ、４７ｂを貫通孔４３ａ、
４３ｂに圧入することができなくなってしまう。そこ
で、本実施形態では、貫通孔４３ａを長孔とすることに
より、拘束ピン４７ａ、４７ｂの傾斜をある程度許容
し、拘束ピン４７ａ、４７ｂが貫通孔４３ａ、４３ｂを
確実に貫通できるように、されている。In this embodiment, the constraint pins 47a, 47b
Is welded to the vibrator 11. Therefore, even if an appropriate welding jig is used, the restraining pins 47a and 47b may be inclined and welded to the vibrator 11, as shown in FIG. 7B. In this case, if both the through holes 43a and 43b are round holes, the restraining pins 47a and 47b are connected to the through holes 43a and 43b.
43b cannot be press-fitted. Therefore, in the present embodiment, by making the through hole 43a a long hole, the inclination of the constraint pins 47a and 47b is allowed to some extent, so that the constraint pins 47a and 47b can pass through the through holes 43a and 43b reliably. ing.
【００５１】本実施形態では、振動子１１および支持部
４２ｂの双方に拘束ピン４７ａ、４７ｂが固定される。
これにより、固定部材４１は、振動子１１を相対運動方
向に関し、がたなくリジッドに固定するとともに、振動
子１１を加圧方向に変位自在に支持する。In this embodiment, the restraint pins 47a and 47b are fixed to both the vibrator 11 and the support portion 42b.
Thus, the fixing member 41 fixes the vibrator 11 rigidly without any play in the relative movement direction, and supports the vibrator 11 so as to be displaceable in the pressing direction.
【００５２】このように、本実施形態では、拘束ピン４
７ａ、４７ｂを振動子１１へ溶接する。このため、超音
波モータ１０の性能や拘束ピン４７ａ、４７ｂの振動子
１１への装着性を低下させることなく、拘束ピン４７
ａ、４７ｂと振動子１１との間のがたを完全に解消でき
る。本実施形態では溶接を用いたが、拘束ピン４７ａ、
４７ｂを振動子１１へ接着することによっても、同様の
効果が得られる。As described above, in the present embodiment, the constraint pins 4
7 a and 47 b are welded to the vibrator 11. For this reason, without reducing the performance of the ultrasonic motor 10 and the mountability of the constraint pins 47a and 47b to the vibrator 11, the constraint pins 47
The play between the a and 47b and the vibrator 11 can be completely eliminated. In this embodiment, welding is used, but the constraint pins 47a,
The same effect can be obtained by bonding 47b to the vibrator 11.
【００５３】しかし、この拘束ピン４７ａ、４７ｂと切
欠き部１１ｃ、１１ｄとの接合部には、常に振動子１１
を相対運動部材２１へ向けて加圧する加圧力が作用す
る。また、この接合部には、振動子１１の起動、停止さ
らには反転等の際に生じる相対運動方向への衝撃力が作
用する。そのため、例えば、超音波モータ１０の起動推
力を高めるために加圧力を増加する場合や、精密な位置
決めのために数多くの往復反転動作を行わせる場合等に
は、溶接のほうが接着よりも、接合部に関する耐久的な
信頼性が向上する。また、振動子１１と拘束ピン４７
ａ、４７ｂとを接着すると、接着剤を構成する樹脂材料
は一般的に振動吸収能が大きいため、振動子１１に発生
する縦振動Ｌ１および曲げ振動Ｂ４を減衰させ、超音波
モータ１０の駆動効率がこの分だけ低下してしまう。そ
こで、拘束ピン４７ａ、４７ｂと切欠き部１１ｃ、１１
ｄとの接合には、本実施形態のように溶接を用いること
が最も望ましい。However, the joint between the restraining pins 47a, 47b and the notches 11c, 11d always has the vibrator 11
Is applied to the relative motion member 21. In addition, an impact force in the direction of relative movement that occurs when the vibrator 11 is started, stopped, inverted, or the like acts on this joint. Therefore, for example, when the pressing force is increased to increase the starting thrust of the ultrasonic motor 10, or when a large number of reciprocating reversing operations are performed for precise positioning, welding is more preferable than bonding. Durable reliability of the part is improved. Further, the vibrator 11 and the restraining pin 47
When a and 47b are bonded to each other, the resin material constituting the adhesive generally has a large vibration absorbing ability, so that the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4 generated in the vibrator 11 are attenuated, and the driving efficiency of the ultrasonic motor 10 Is reduced by this amount. Therefore, the restraining pins 47a, 47b and the notches 11c, 11
It is most desirable to use welding as in the present embodiment for joining with d.
【００５４】〔加圧部材５１〕板ばね４１の振動子１１
と反対側の平面には、加圧部材であるコイルスプリング
５１が装着される。コイルスプリング５１の上方には、
図示しないケーシングの一部が配置されており、コイル
スプリング５１はこのケーシングと板ばね４１との間で
縮んだ状態で装着される。[Pressing member 51] Vibrator 11 of leaf spring 41
A coil spring 51, which is a pressing member, is mounted on a plane opposite to the side. Above the coil spring 51,
A part of a casing (not shown) is provided, and the coil spring 51 is mounted in a contracted state between the casing and the leaf spring 41.
【００５５】これにより、コイルスプリング５１はばね
力を発生し、支持部４２ｂは振動子１１側へ向けて付勢
される。このため、支持板４３は振動子１１に加圧接触
し、支持板４３により付勢された振動子１１は相対運動
部材２１に加圧接触する。As a result, the coil spring 51 generates a spring force, and the support portion 42b is urged toward the vibrator 11. Therefore, the support plate 43 comes into pressure contact with the vibrator 11, and the vibrator 11 urged by the support plate 43 comes into pressure contact with the relative motion member 21.
【００５６】このように、本実施形態の超音波モータ１
０では、振動子１１、固定部材４１および加圧部材５１
の順に組立てることができ、加圧部材５１を挟んで固定
部材４１を取り付ける必要がない。そのため、超音波モ
ータ１０の組立て作業性が改善される。As described above, the ultrasonic motor 1 of the present embodiment
0, the vibrator 11, the fixing member 41 and the pressing member 51
, And there is no need to attach the fixing member 41 with the pressing member 51 interposed therebetween. Therefore, the assembling workability of the ultrasonic motor 10 is improved.
【００５７】また、本実施形態の超音波モータ１０によ
れば、常に、拘束ピン４７ａ、４７ｂと振動子１１との
間にがたが存在しない。また、拘束ピン４７ａ、４７ｂ
と固定部材４１との間には、がたが無くリジッドに連結
される。そのため、バックラッシレスで超音波モータ１
０を駆動することができ、駆動中は、振動子１１の駆動
力取出部１２ａ、１２ｂと相対運動部材２１との接触状
態が安定し、駆動効率の低下が解消される。Further, according to the ultrasonic motor 10 of the present embodiment, there is no play between the constraint pins 47a and 47b and the vibrator 11 at all times. Also, the restraining pins 47a, 47b
It is rigidly connected between the and the fixing member 41 without play. Therefore, the ultrasonic motor 1 is backlashless.
0 can be driven, and during driving, the contact state between the driving force output portions 12a and 12b of the vibrator 11 and the relative motion member 21 is stabilized, and a decrease in driving efficiency is eliminated.
【００５８】また、拘束ピン４７ａ、４７ｂと振動子１
１とは溶接により固定される。そのため、接合強度の耐
久的な信頼性が優れるとともに、振動子１１に発生する
縦振動Ｌ１および曲げ振動Ｂ４が、拘束ピン４７ａ、４
７ｂと振動子１１との接合部に吸収されて減衰するおそ
れがない。The constraint pins 47a, 47b and the vibrator 1
1 is fixed by welding. Therefore, the durability and reliability of the joining strength are excellent, and the longitudinal vibration L1 and the bending vibration B4 generated in the vibrator 11 are reduced by the restraining pins 47a, 4b.
There is no danger of being absorbed and attenuated by the joint between the vibrator 7 and the vibrator 11.
【００５９】（第２実施形態）次に、第２実施形態を説
明する。なお、以降の第２実施形態の説明は、第１実施
形態と相違する部分について行い、共通の部分について
は同一の図中符号を付すことにより、重複する説明を適
宜省略する。(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described. In the following description of the second embodiment, portions different from those of the first embodiment will be described, and common portions will be denoted by the same reference numerals in the drawings, and redundant description will be omitted as appropriate.
【００６０】図８は、第２実施形態の超音波モータ１０
−１に用いる振動子１１−１の長手方向の中心付近を部
分的に示す斜視図である。この振動子１１−１では、振
動子１１の幅方向の両側面１１ａ、１１ｂであって長手
方向の中央に、貫通孔１１ｅを有する突設部６１ａと、
貫通孔１１ｆを有する突設部６１ｂとを設けてある。FIG. 8 shows an ultrasonic motor 10 according to the second embodiment.
FIG. 3 is a perspective view partially showing a vicinity of a center in a longitudinal direction of a vibrator 11-1 used for -1. In the vibrator 11-1, a projecting portion 61a having a through hole 11e is provided at both sides 11a and 11b in the width direction of the vibrator 11 and at the center in the longitudinal direction.
A projection 61b having a through hole 11f is provided.
【００６１】拘束ピン４７ａ、４７ｂは、貫通孔１１
ｅ、１１ｆに装着された状態で溶接される。なお、溶接
の代わりに、圧入、接着等により接合してもよい。本実
施形態によれば、接合時における拘束ピン４７ａ、４７
ｂの支持精度が向上するため、拘束ピン４７ａ、４７ｂ
を振動子１１に対してより直角に近い角度で溶接するこ
とができる。また、圧電素子１３および電極板１５の面
積を広くすることができるため、超音波モータ１０−１
の性能を向上することができる。The restraining pins 47a and 47b are
e, it is welded in a state where it is mounted on 11f. In addition, instead of welding, you may join by press fitting, adhesion | attachment, etc. According to the present embodiment, the constraint pins 47a, 47 at the time of joining are provided.
In order to improve the support accuracy of the b, the restraining pins 47a, 47b
Can be welded to the vibrator 11 at an angle closer to a right angle. Further, since the areas of the piezoelectric element 13 and the electrode plate 15 can be increased, the ultrasonic motor 10-1
Performance can be improved.
【００６２】〔変形形態〕各実施形態の説明では、振動
アクチュエータとして超音波モータを例にとった。しか
し、本発明にかかる振動アクチュエータはこのような態
様に限定されるものではなく、超音波以外の他の振動域
を利用した振動アクチュエータについても等しく適用さ
れる。[Modification] In the description of each embodiment, an ultrasonic motor is used as an example of the vibration actuator. However, the vibration actuator according to the present invention is not limited to such an embodiment, and is equally applicable to a vibration actuator using a vibration region other than ultrasonic waves.
【００６３】また、各実施形態の説明では、第１の振
動：１次の縦振動と、第２の振動：４次の曲げ振動とを
発生させる異形モード縮退型の振動子を例にとった。し
かし、本発明にかかる振動アクチュエータはこのような
形態には限定されず、他の振動を発生させる振動アクチ
ュエータについても等しく適用される。例えば、第１の
振動：１次の縦振動と、第２の振動：２次、６次または
８次の曲げ振動とを発生させる異形モード縮退型の振動
子を備える振動アクチュエータについても、本発明は等
しく適用される。In the description of each embodiment, a modified mode degenerate type vibrator that generates first vibration: first-order longitudinal vibration and second vibration: fourth-order bending vibration is taken as an example. . However, the vibration actuator according to the present invention is not limited to such a form, and is equally applicable to a vibration actuator that generates another vibration. For example, the present invention also relates to a vibration actuator including a deformed mode degenerate type vibrator that generates first vibration: first-order longitudinal vibration and second vibration: second-order, sixth-order, or eighth-order bending vibration. Apply equally.
【００６４】また、本発明は、縦振動および曲げ振動以
外の組合せを用いる異形モード縮退型の振動子を有する
振動アクチュエータであっても、相対運動方向へ振動す
る第１の振動と、相対運動方向と交叉する方向へ振動が
生じる第２の振動とを発生し、駆動力取出部から駆動力
を取り出す振動子を有する振動アクチュエータであれ
ば、等しく適用される。The present invention is also directed to a vibration actuator having a deformed mode degenerate type vibrator using a combination other than longitudinal vibration and bending vibration. The same applies to a vibration actuator having a vibrator that generates a vibration that generates vibration in a direction that intersects with the above and generates a driving force from a driving force extracting unit.
【００６５】また、各実施形態では、拘束ピンと振動子
とが溶接される場合を例にとったが、本発明にかかる振
動アクチュエータはこのような形態には限定されず、拘
束ピンが振動子に一体に形成される場合にも等しく適用
される。この場合、矩形平板状であって幅方向両側面の
長手方向中央にそれぞれ突設部を有する弾性体を、例え
ばプレス加工により成形し、成形後に、これらの突設部
を振動子の板厚方向へ適宜手段により折り曲げることに
より、拘束ピンを振動子に一体に形成してもよい。Further, in each embodiment, the case where the restraining pin and the vibrator are welded is taken as an example. However, the vibration actuator according to the present invention is not limited to such a form. The same applies to the case of being integrally formed. In this case, an elastic body having a rectangular flat plate shape and having protruding portions at the longitudinal center of both side surfaces in the width direction is formed by, for example, press working. The constraining pin may be formed integrally with the vibrator by bending by appropriate means.
【００６６】また、各実施形態の説明では、拘束ピン
が、振動子の長手方向の両側面の中央部に設けられた切
欠き部に溶接される場合を例にとった。しかし、本発明
にかかる振動アクチュエータはこのような態様に限定さ
れるものではなく、この位置以外の位置に、溶接される
場合にも等しく適用される。In the description of each embodiment, the case where the restraining pin is welded to a notch provided at the center of both sides in the longitudinal direction of the vibrator is taken as an example. However, the vibration actuator according to the present invention is not limited to such an embodiment, and is equally applicable to a case where welding is performed at a position other than this position.
【００６７】また、第１実施形態では、隙間を有して嵌
まり合う切欠き部に拘束ピンが溶接される場合を示し、
また、第２実施形態では、突設部に設けられた貫通孔に
拘束ピンが溶接される場合を示した。しかし、本発明に
かかる振動アクチュエータはこれらの形態には限定され
ない。例えば、矩形平板状の振動子の幅方向の端面に、
拘束ピンが直接的に溶接される場合も包含される。Further, in the first embodiment, a case is shown in which a restraining pin is welded to a notch portion that fits with a gap,
In the second embodiment, the case where the restraining pin is welded to the through hole provided in the protruding portion has been described. However, the vibration actuator according to the present invention is not limited to these modes. For example, on the end face in the width direction of a rectangular plate-shaped vibrator,
The case where the restraining pin is directly welded is also included.
【００６８】また、各実施形態では、固定部材が板バネ
である場合を例にとったが、本発明はこのような形態に
限定されるものではなく、例えば平行ばねを用いること
ができる。Further, in each embodiment, the case where the fixing member is a leaf spring is taken as an example. However, the present invention is not limited to such a form, and for example, a parallel spring can be used.
【００６９】さらに、各実施形態では、電気機械変換素
子として圧電体を用いたが、本発明にかかる振動アクチ
ュエータはこのような態様には限定されず、電気エネル
ギと機械エネルギの相互変換を行うことができる素子で
あれば、等しく適用される。圧電体以外に電歪素子を例
示することができる。Further, in each of the embodiments, the piezoelectric body is used as the electromechanical conversion element. However, the vibration actuator according to the present invention is not limited to such a mode, and may perform mutual conversion between electric energy and mechanical energy. The same applies to any element that can achieve this. An electrostrictive element other than the piezoelectric body can be exemplified.
【００７０】[0070]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１か
ら請求項７に記載された本発明によれば、振動子が相対
運動方向に関してがたなく固定されており、加圧方向に
は変位自在となるように支持されているため、相対運動
方向のいずれの向きに対しても、がたのない状態で振動
子を支持することができる。As described above in detail, according to the present invention as set forth in claims 1 to 7, the vibrator is fixed without any change in the direction of relative movement, and in the direction of pressurization. The vibrator can be displaced freely, so that the vibrator can be supported without play in any direction of the relative motion.
【００７１】また、前記の各発明によれば、振動子、固
定部材および加圧部材の順に組立てることができ、加圧
部材を挟んで固定部材を取り付ける必要がないため、組
立て作業性が改善される。According to each of the above-mentioned inventions, the vibrator, the fixing member, and the pressing member can be assembled in this order, and there is no need to mount the fixing member with the pressing member interposed therebetween. You.
【図１】第１実施形態の超音波モータの主要部を抽出し
て示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view extracting and showing main parts of an ultrasonic motor according to a first embodiment.
【図２】第１実施形態の超音波モータを構成する振動子
を、発生する振動波形例とともに示す説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram showing a vibrator constituting the ultrasonic motor according to the first embodiment together with an example of a generated vibration waveform.
【図３】第１実施形態における振動子の駆動回路を示す
ブロック図である。FIG. 3 is a block diagram showing a vibrator driving circuit according to the first embodiment.
【図４】第１実施形態の超音波モータにおける振動子に
おいて、１次の縦振動Ｌ１と４次の曲げ振動Ｂ４とが合
成されて、駆動力取出部１２ａ、１２ｂに楕円運動が発
生する状況を経時的に示す説明図である。FIG. 4 shows a state in which a primary longitudinal vibration L1 and a quaternary bending vibration B4 are combined in the vibrator in the ultrasonic motor according to the first embodiment, and an elliptical motion is generated in the driving force output units 12a and 12b. FIG. 4 is an explanatory diagram showing the time sequence.
【図５】第１実施形態の超音波モータの支持部付近を示
す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing the vicinity of a support portion of the ultrasonic motor according to the first embodiment.
【図６】図６（Ａ）は、振動子への溶接ピンの溶接状況
を示す斜視図であり、図６（Ｂ）は溶接部付近を拡大し
て示す斜視図である。FIG. 6A is a perspective view showing a welding state of a welding pin to a vibrator, and FIG. 6B is an enlarged perspective view showing a vicinity of a welded portion.
【図７】支持板と振動子との係合状況を示す説明図であ
り、図７（Ａ）は上面図、図７（Ｂ）は側面図である。FIGS. 7A and 7B are explanatory views showing the state of engagement between the support plate and the vibrator, wherein FIG. 7A is a top view and FIG. 7B is a side view.
【図８】第２実施形態の超音波モータに用いる振動子の
長手方向の中心付近を部分的に示す斜視図である。FIG. 8 is a perspective view partially showing the vicinity of the center in the longitudinal direction of a vibrator used in an ultrasonic motor according to a second embodiment.
１０ 振動アクチュエータ（超音波モータ） １１ 振動子 １２ａ、１２ｂ 駆動力取出部 １３ 圧電体 ２１ 相対運動部材 ３１ ベース部材 ４１ 固定部材 ４２ 板ばね ４２ａ 固定部 ４２ｂ 支持部 ４２ｃ 可撓部 ４３ 支持板 ４３ａ、４３ｂ 貫通孔 ４７ａ、４７ｂ 拘束ピン ５１ 加圧部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Vibration actuator (ultrasonic motor) 11 Vibrator 12a, 12b Driving force extraction part 13 Piezoelectric body 21 Relative motion member 31 Base member 41 Fixed member 42 Leaf spring 42a Fixed part 42b Support part 42c Flexible part 43 Support plate 43a, 43b Through holes 47a, 47b Restraining pin 51 Pressing member
Claims (7)
子の励振により得られた駆動力を取り出すための駆動力
取出部とを有し、前記駆動力により前記駆動力取出部に
接触した相対運動部材との間に相対運動を発生させる振
動子と、 ベース部材と、 前記振動子と前記相対運動部材とを加圧接触させる加圧
部材と、 前記振動子を前記ベース部材に固定するための固定部材
とを備え、 前記固定部材は、前記ベース部材に固定される固定部
と、前記振動子を支持する支持部と、該支持部と前記固
定部との間に位置し、少なくとも前記加圧部材による加
圧力が作用する方向に関しては変位可能な可動部とを有
し、 前記支持部は、前記振動子と接合または一体化されてい
ることを特徴とする振動アクチュエータ。An electromechanical transducer, and a driving force extracting portion for extracting a driving force obtained by exciting the electromechanical converting element, wherein the driving force is in contact with the driving force extracting portion by the driving force. A vibrator for generating relative motion between the moving member, a base member, a pressing member for bringing the vibrator and the relative moving member into pressure contact with each other, and a fixing member for fixing the vibrator to the base member. A fixing member, the fixing member being fixed to the base member, a supporting portion for supporting the vibrator, and located between the supporting portion and the fixing portion, and at least the pressure A vibration actuator, comprising: a movable portion that can be displaced in a direction in which a pressing force by a member acts, wherein the support portion is joined to or integrated with the vibrator.
いずれかにより、前記振動子に接合されることを特徴と
する請求項１に記載された振動アクチュエータ。2. The vibration actuator according to claim 1, wherein the support is joined to the vibrator by any one of welding, press fitting, and bonding.
動する第１の振動と、該第１の振動の振動方向と交叉す
る方向に振動する第２の振動とを発生させて前記駆動力
を得ることを特徴とする請求項１または請求項２に記載
された振動アクチュエータ。3. The driving device according to claim 1, wherein the vibrator generates a first vibration that vibrates in a direction of the relative motion and a second vibration that vibrates in a direction crossing the vibration direction of the first vibration. The vibration actuator according to claim 1, wherein the vibration actuator obtains a force.
記第１の振動および前記第２の振動の共通の節となる位
置で、前記振動子に接合または一体化されていることを
特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に
記載された振動アクチュエータ。4. The support unit is joined to or integrated with the vibrator at a position serving as a common node of the first vibration and the second vibration generated in the vibrator. The vibration actuator according to any one of claims 1 to 3, wherein
状を呈することを特徴とする請求項１から請求項４まで
のいずれか１項に記載された振動アクチュエータ。5. The vibration actuator according to claim 1, wherein the vibrator has a rectangular flat plate shape made of an elastic material.
部は可撓性を有することを特徴とする請求項１から請求
項５までのいずれか１項に記載された振動アクチュエー
タ。6. The vibration actuator according to claim 1, wherein the fixed member is a leaf spring, and the movable portion has flexibility.
端部に接合または一体化された２本の拘束ピンと、当該
２本の拘束ピンのうちの一方が嵌合される丸孔、および
他方が嵌合される前記振動子の幅方向への長孔をともに
有する支持板とを、有することを特徴とする請求項５ま
たは請求項６に記載された振動アクチュエータ。7. The support portion includes two restraining pins joined or integrated at both ends in the width direction of the vibrator, and a round hole into which one of the two restraining pins is fitted. The vibration actuator according to claim 5, further comprising: a support plate having both long holes in a width direction of the vibrator to which the other is fitted.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10109747A JPH11308883A (en) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | Oscillating actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10109747A JPH11308883A (en) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | Oscillating actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11308883A true JPH11308883A (en) | 1999-11-05 |
Family
ID=14518236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10109747A Withdrawn JPH11308883A (en) | 1998-04-20 | 1998-04-20 | Oscillating actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11308883A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011200051A (en) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Canon Inc | Vibration type actuator and method for manufacturing the same |
-
1998
- 1998-04-20 JP JP10109747A patent/JPH11308883A/en not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011200051A (en) * | 2010-03-23 | 2011-10-06 | Canon Inc | Vibration type actuator and method for manufacturing the same |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20050705 |